Una nueva lectura de las tormentas de Júpiter
Júpiter es un planeta tormentoso: los vientos intensos que barren el mayor planeta del sistema solar suelen alcanzar los 360 Km/h. Si bien las corrientes en chorro zonales del gigante gaseoso se conocen desde hace siglos, no estaba claro hasta ahora el por qué de su extraordinaria intensidad. El proyecto financiado con fondos europeos JUMP (JUpiter Modeling Platform) trabaja para subsanar esta laguna del conocimiento. El proyecto, ejecutado con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, demostró que la potencia de las corrientes en chorro de Júpiter dependen de la energía de rotación del planeta.
Dinámicas ocultas
«Hasta ahora se entendía que energía almacenada en las corrientes en chorro zonales guardaba una relación directa con la transformación de la energía solar en fuentes de flujos cinéticos», afirma Stefania Espa, profesora adjunta de Hidráulica en el Departamento de Ingeniería Civil, de la Construcción y Medioambiental de la Universidad de Roma La Sapienza y coordinadora de JUMP. No obstante, indica, esta afirmación no explica por qué las corrientes en chorro zonales de Júpiter son cuatro veces más intensas que las de la Tierra, sobre todo cuando Júpiter recibe treinta veces menos energía solar. Para comprender las dinámicas subyacentes a la formación de corrientes en chorro zonales, el equipo de investigadores creó el primer modelo de laboratorio de un gigante de gas. Sus miembros reprodujeron los flujos de Júpiter en el laboratorio a fin de simular los mecanismos que inducen las formaciones de corrientes en chorro e investigar la transferencia de energía.
Combinación de datos y conocimientos
Para simular el desplazamiento del aire en Júpiter y Saturno, otro gigante gaseoso, el equipo implementó una plataforma que combina modelización matemática y en el laboratorio. De esta forma, generaron grandes corpus de datos que se pusieron a disposición de otros investigadores con formato abierto. Los datos recabados en el laboratorio y mediante las simulaciones se combinaron con observaciones del planeta obtenidas por distintas misiones espaciales. El equipo desarrolló también una herramienta de diagnóstico nueva basada en vorticidad potencial con la que medir la turbulencia planetaria. De este modo, pudieron mostrar por vez primera que la transferencia de energía en la atmósfera de Saturno cuadruplica en intensidad a la de Júpiter. Mediante la combinación de expertos en dinámica de fluidos, planetólogos y climatólogos, Espa y sus compañeros desarrollaron un marco nuevo que relaciona los flujos de las corrientes en chorro con la energía de rotación planetaria. Mostramos que las corrientes en chorro zonales se desarrollan por la acción conjunta de cascadas turbulentas y la curvatura esférica de los planetas, en lo que se denomina el efecto beta —aclara Espa—. También demostramos que la magnitud energética de las corrientes en chorro depende solo de la velocidad de rotación y del radio del planeta». Los resultados explican por qué las corrientes en chorro zonales de Júpiter son más intensas que las de la Tierra, ya que el gigante joviano gira 2,4 veces más rápido que el planeta azul.
Contribución a la investigación climática
Además de ampliar el conocimiento que se posee sobre las dinámicas internas de Júpiter, el trabajo realizado por el equipo de JUMP podría ofrecer información interesante para la investigación climática. «Las corrientes en chorro zonales desempeñan una función básica en la organización del sistema climático a través del transporte de calor, humedad, gases y nutrientes por todo el planeta —concluye Espa—. Para analizar cambios climáticos pasados y futuros es necesario conocer al detalle los mecanismos físicos en los que se basa la formación de estas corrientes».
Palabras clave
JUMP, Júpiter, gigante gaseoso, corriente en chorro zonal, modelo de laboratorio, modelización matemática, planeta, vorticidad potencial, turbulencia, cambio climático