La ciencia ciudadana revela que las coloridas nubes de Júpiter no están hechas de hielo de amoniaco
Un trabajo conjunto de astrónomos aficionados y profesionales ha ayudado a resolver un malentendido sobre la composición de las nubes de Júpiter.
Según informa la Universidad de Oxford, el trabajo conjunto de astrónomos aficionados y profesionales ha ayudado a resolver un malentendido sobre la composición de las nubes de Júpiter. En lugar de estar formadas por hielo de amoníaco (la opinión convencional), ahora parece que es probable que estén compuestas de hidrosulfuro de amonio mezclado con smog.
Los hallazgos se han publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets.
El nuevo descubrimiento fue impulsado por el astrónomo aficionado Dr. Steven Hill, con base en Colorado, quien recientemente demostró que la abundancia de amoníaco y la presión en la cima de las nubes en la atmósfera de Júpiter se podían cartografiar utilizando telescopios disponibles comercialmente y algunos filtros de colores especiales.
El amoníaco en las nubes de Júpiter
Sorprendentemente, estos resultados iniciales no sólo demostraron que la abundancia de amoníaco en la atmósfera de Júpiter podría ser cartografiada por astrónomos aficionados, sino que también demostraron que las nubes residen demasiado profundamente dentro de la cálida atmósfera de Júpiter como para ser consistentes con que las nubes sean hielo de amoníaco.
En este nuevo estudio, el profesor Patrick Irwin, del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, aplicó el método analítico del Dr. Steven Hill a las observaciones de Júpiter realizadas con el instrumento Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile. MUSE utiliza el poder de la espectroscopia, donde los gases de Júpiter crean huellas reveladoras en la luz visible a diferentes longitudes de onda, para mapear la altura del amoníaco y las nubes en la atmósfera del gigante gaseoso.
Al simular en un modelo informático cómo interactúa la luz con los gases y las nubes, el profesor Irwin y su equipo descubrieron que las nubes primarias de Júpiter (las que podemos ver con telescopios caseros) tenían que ser mucho más profundas de lo que se creía, en una región de mayor presión y temperatura. Demasiado cálidas, de hecho, para la condensación del amoníaco. En cambio, esas nubes tienen que estar hechas de algo diferente: hidrosulfuro de amonio.
Análisis previos de las observaciones de MUSE habían sugerido un resultado similar. Sin embargo, como estos análisis se realizaron con métodos sofisticados y extremadamente complejos que solo pueden ser llevados a cabo por unos pocos grupos en todo el mundo, este resultado fue difícil de corroborar.
En este nuevo trabajo, el equipo de Irwin descubrió que el método del Dr. Hill, que consistía en comparar simplemente el brillo en filtros de colores estrechos adyacentes, arrojaba resultados idénticos. Y cómo este nuevo método es mucho más rápido y sencillo, es mucho más fácil de verificar. Por lo tanto, el equipo concluyó que las nubes de Júpiter realmente están a presiones más profundas que las nubes de amoníaco esperadas a 700 mb y, por lo tanto, no pueden estar compuestas de hielo de amoníaco puro.
Los mapas de amoníaco resultantes de esta sencilla técnica analítica pueden determinarse con una fracción del coste computacional de métodos más sofisticados. Esto significa que podrían ser utilizados por científicos ciudadanos para rastrear las variaciones de amoníaco y de presión en la cima de las nubes en las distintas características de la atmósfera de Júpiter, incluidas las bandas de Júpiter, las pequeñas tormentas y los grandes vórtices como la Gran Mancha Roja.
John Rogers (de la Asociación Astronómica Británica), uno de los coautores del estudio, añade: "Una ventaja especial de esta técnica es que podría ser utilizada con frecuencia por aficionados para vincular los cambios meteorológicos visibles en Júpiter con las variaciones de amoníaco, que podrían ser ingredientes importantes del tiempo".
Entonces, ¿por qué el amoníaco no se condensa para formar una nube espesa? La fotoquímica ( reacciones químicas inducidas por la luz solar) es muy activa en la atmósfera de Júpiter y el profesor Irwin y sus colegas sugieren que en las regiones donde el aire húmedo y rico en amoníaco asciende hacia arriba, el amoníaco se destruye y/o se mezcla con productos fotoquímicos más rápido de lo que se puede formar el hielo de amoníaco.
Por lo tanto, la capa principal de nubes podría estar compuesta en realidad de hidrosulfuro de amonio mezclado con productos fotoquímicos y contaminantes, que producen los colores rojo y marrón que se observan en las imágenes de Júpiter.
En regiones pequeñas, donde la convección es especialmente fuerte, las corrientes ascendentes pueden ser lo suficientemente rápidas como para formar hielo de amoníaco fresco, y dichas regiones han sido vistas ocasionalmente por naves espaciales como Galileo de la NASA, y más recientemente por Juno de la NASA, donde se han visto algunas pequeñas nubes blancas altas, proyectando sus sombras sobre la capa de nubes principal de abajo.
El profesor Irwin y su equipo también aplicaron el método a las observaciones de Saturno con el VLT/MUSE y encontraron una coincidencia similar en los mapas de amoníaco derivados con otros estudios, incluido uno determinado a partir de observaciones con el Telescopio Espacial James Webb.
De manera similar, han descubierto que el nivel principal de reflexión está muy por debajo del nivel de condensación de amoníaco esperado, lo que sugiere que en la atmósfera de Saturno están ocurriendo procesos fotoquímicos similares.
Referencia
Patrick G. J. Irwin et al, Clouds and Ammonia in the Atmospheres of Jupiter and Saturn Determined From a Band‐Depth Analysis of VLT/MUSE Observations, Journal of Geophysical Research: Planets (2025). DOI: 10.1029/2024JE008622