Revelan que la Gran Mancha Roja de Júpiter tiene el tamaño de la Tierra y se formó hace 190 años

Ha sido necesaria una supermáquina, la MareNostrum del Supercomputer Center de Barcelona, ​​capaz de manejar datos de observaciones realizadas desde el siglo XVII, junto con el apoyo de los ordenadores del Grupo de Ciencias Planetarias de Bilbao, para desentrañar el paraje más exótico del planeta. cosmos, un gigantesco anticiclón rojizo que convierte a Júpiter en un planeta inconfundible. Ahora hemos revelado su edad y origen.

La Mancha Roja tiene al menos, y por ahora, una longevidad de más de 190 años. En 1879 tenía un tamaño de 39.000 km en su eje mayor y se ha ido contrayendo al redondearse, hasta alcanzar actualmente unos 14.000 km.

La mancha ha disminuido. A la izquierda, la fotografía tomada en Ealing (Londres) el 3 de septiembre de 1879. A la derecha, imagen de Júpiter tomada por el Hubble.
NASA/ESA/STScI, CC POR

La herramienta esencial: una supercomputadora

El estudio ha sido un trabajo conjunto con investigadores de la Universidad del País Vasco, la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC) y el Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (CNS-BSC). Hemos analizado observaciones históricas desde el siglo XVII y desarrollado modelos numéricos para explicar la longevidad y la naturaleza de este impresionante fenómeno meteorológico en la atmósfera del planeta gigante gaseoso. Un trabajo que ha sido publicado por la revista Cartas de investigación geofísicade la Unión Geofísica Americana.

Un enorme remolino

La Gran Mancha Roja de Júpiter (conocida como GRS) Gran Mancha Roja), es probablemente la estructura atmosférica más conocida, un ícono popular entre los objetos del sistema solar.

Su gran tamaño (actualmente tiene el diámetro de la Tierra) y el contraste de su color rojizo con las pálidas nubes del planeta lo convierten en un objeto fácilmente visible incluso con telescopios pequeños. Se trata de un enorme remolino anticiclónico por cuya periferia circulan vientos a 450 km/h. Se trata del vórtice más grande y longevo de todos los existentes en las atmósferas de los planetas del sistema solar, pero su edad es objeto de debate y el mecanismo que dio origen a su formación permanece oculto.

Desaparecido durante 118 años

Las especulaciones sobre el origen de la Gran Mancha Roja se remontan a las primeras observaciones telescópicas del astrónomo Giovanni Domenico Cassini, quien en 1665 descubrió un óvalo oscuro en la misma latitud que la Gran Mancha Roja y lo denominó “Mancha Permanente”. Tanto Giovanni Domenico como otros astrónomos lo observaron hasta 1713. Posteriormente, se perdió su rastro durante 118 años.

En 1831 y en años posteriores Samuel Heinrich Schwabe volvió a observar una estructura clara, de forma aproximadamente ovalada y en la misma latitud, que puede considerarse la primera observación de la actual Gran Mancha Roja, quizás desde el momento en que comenzó a formarse.

Observaciones desde que se inventó el telescopio.

La Gran Mancha Roja ha sido observada periódicamente con telescopios y por las diferentes misiones espaciales que han visitado el planeta hasta el día de hoy. En el estudio hemos analizado la evolución del tamaño a lo largo del tiempo, su estructura y los movimientos de ambas formaciones meteorológicas, la antigua Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja. Hemos tenido fuentes históricas que se remontan a mediados del siglo XVII, poco después de la invención del telescopio.

De las mediciones de tamaños y movimientos deducimos que es muy poco probable que la Mancha Roja actual sea la misma observada por GD Cassini. La mancha permanente probablemente no fue permanente en absoluto y desapareció en algún momento entre mediados del siglo XVIII y XIX.

Así, la Mancha Roja que observamos hoy en Júpiter tiene al menos 190 años y ha reducido su tamaño. En 1879 tenía un tamaño de 39.000 km en su eje más largo y ha ido contrayéndose mientras se redondeaba hasta alcanzar los 14.000 km actuales.

500 kilómetros verticalmente

Desde los años 70, diferentes misiones espaciales han estudiado de cerca este fenómeno meteorológico. Diferentes instrumentos a bordo de la misión Juno de la NASA, en órbita alrededor de Júpiter, han demostrado que la Gran Mancha Roja es poco profunda y delgada en comparación con su tamaño horizontal, ya que se extiende verticalmente unos 500 km.

Para conocer cómo se pudo formar este inmenso torbellino, hemos realizado simulaciones numéricas en supercomputadores españoles como el MareNostrum IV del BSC, integrado en la Red Española de Supercomputación (RES), y los del Grupo de Ciencias Planetarias en Bilbaoutilizando dos tipos de modelos complementarios del comportamiento de finos vórtices en la atmósfera de Júpiter.

En el centro de la Gran Mancha Roja

Esta imagen de Júpiter ha sido compuesta con fotografías tomadas por la sonda Voyager 1.
NASA/JPL

El planeta gigante está dominado por intensas corrientes de viento que fluyen a lo largo de los paralelos, alternando su dirección con la latitud. Al norte de la Gran Mancha Roja los vientos soplan hacia el oeste con velocidades de 180 km/h mientras que en el sur soplan en sentido contrario, hacia el este, con velocidades de 150 km/h. Esto genera una enorme cizalladura norte-sur en la velocidad del viento, que es un ingrediente básico para que crezca el vórtice en su interior.

Hemos explorado diferentes mecanismos para explicar la génesis de la Gran Mancha Roja, incluida la erupción de una supertormenta gigantesca, similar a las muy raramente observadas en el planeta gemelo Saturno, o la fusión de múltiples vórtices más pequeños generados por la cizalladura del viento.

En Saturno, los estallidos de tormentas convectivas en flujos de corte anticiclón generan vórtices ovalados. Un caso significativo fue la reciente gran tormenta (la Gran Mancha Blanca GWS 2010) que generó un anticiclón que aún persiste en la actualidad.

Estudiamos si la Gran Mancha Roja de Júpiter podría haber sido generada de manera similar por una “supertormenta” convectiva energética y húmeda en Júpiter. Nuestras simulaciones generan un único anticiclón ovalado, pero su longitud es siempre menor que la que podría haber dado lugar a la formación de la Gran Mancha Roja.

El aumento de la intensidad, el tamaño y la duración de las inyecciones de energía y masa produce formas ovaladas redondas poco realistas y velocidades de rotación mucho más altas que las observadas en la Gran Mancha Roja actual. También se ha propuesto que los anticiclones podrían generarse por convección profunda impulsada por la energía interna de Júpiter, pero las simulaciones publicadas no se parecen a lo que estamos buscando.

Los resultados indican que, aunque en ambos casos se forma un anticiclón, éste difiere en su forma y propiedades dinámicas de las de la actual Gran Mancha Roja. Pensamos que si se hubiera producido uno de estos fenómenos inusuales, seguramente sus consecuencias en la atmósfera habrían sido observadas y reportadas por los astrónomos previamente.

La inestabilidad de los vientos.

En un tercer grupo de experimentos numéricos hemos explorado la generación de la Gran Mancha Roja a partir de una conocida inestabilidad de los vientos. Esta inestabilidad es capaz de generar una célula alargada que los encierra y atrapa. Esta célula sería una proto-Gran Mancha Roja, el embrión del anticiclón. Su posterior contracción daría lugar a la Gran Mancha Roja, compacta y de rápida rotación, que se observa desde finales del siglo XIX.

El movimiento de las nubes en la Gran Mancha Roja.
NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Justin Cowart, CC BY

La formación de grandes células alargadas ya se ha observado en la génesis de otros vórtices importantes en Júpiter. En nuestras simulaciones hemos descubierto que las células alargadas son estables cuando giran alrededor de su periferia con la velocidad de los vientos de Júpiter. Hemos descubierto que si la velocidad de rotación del proto-GRS es menor que la de los vientos circundantes, se fragmenta, imposibilitando la formación de un vórtice estable. Y, si es muy elevado, sus propiedades difieren de las del GRS actual.

Las investigaciones futuras tendrán como objetivo intentar reproducir por qué se ha reducido con el tiempo. También intentaremos averiguar si algún día terminará, si se desintegrará y desaparecerá cuando alcance un tamaño límite, como le pudo haber ocurrido a la Mancha Permanente que observó Cassini, o si se estabilizará y durará muchos años más. .

 
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