JúpiterLa Gran Mancha Roja de Júpiter es un vórtice gigante que existe desde hace al menos 190 años. Estudios recientes sugieren que es diferente de un lugar observado previamente, y las simulaciones exploran cómo los vientos de Júpiter pueden haberle dado forma. La Gran Mancha Roja se está reduciendo y las investigaciones futuras se centrarán en su sostenibilidad y su posible desintegración futura.

La Gran Mancha Roja de Júpiter (GRS) es una de las estructuras atmosféricas más emblemáticas del sistema solar. Esta enorme estructura atmosférica, actualmente igual al diámetro de la Tierra, se reconoce fácilmente por su llamativo tono rojizo, que contrasta marcadamente con las pálidas cimas de las nubes de Júpiter. Incluso los telescopios pequeños pueden captar su aspecto especial. El GRS es un gigantesco vórtice anticiclónico, con vientos que alcanzan velocidades de 450 km/h en sus bordes exteriores. Tiene el título de vórtice más grande y más duradero en las atmósferas de todos los planetas de nuestro sistema solar. Sin embargo, la edad exacta del GRS todavía se debate y los procesos detrás de su formación siguen siendo un misterio.

Las especulaciones sobre el origen del GRS se remontan a las primeras observaciones telescópicas realizadas por el astrónomo Giovanni Domenico. Cassiniquien descubrió un óvalo oscuro en la misma latitud que el GRS en 1665 y lo llamó «Mancha Permanente» (PS), porque fue observado por él y otros astrónomos hasta 1713.

Luego lo perdimos de vista durante 118 años y no fue hasta 1831 y algunos años más tarde que S. Schwabe volvió a observar una estructura clara, de forma aproximadamente ovalada y en la misma latitud que el GRS; podemos considerar esta como la primera observación del GRS actual, quizás de un GRS incipiente. Desde entonces, el GRS ha sido observado periódicamente mediante telescopios y mediante las distintas misiones espaciales que han visitado el planeta hasta la actualidad.

Análisis de la evolución del GRS

En el estudio, los autores analizaron primero la evolución de su tamaño a lo largo del tiempo, su estructura y los movimientos de las dos formaciones meteorológicas, la antigua PS y la GRS; Para ello, utilizaron fuentes históricas que se remontan a mediados del siglo XVII, poco después de la invención del telescopio.

“A partir de las mediciones de tamaño y movimiento, dedujimos que es muy poco probable que la mancha roja actual sea la mancha roja observada por GD Cassini. La mancha roja probablemente desapareció entre mediados del siglo XVIII y XIX, en cuyo caso podemos decir que la longevidad de la mancha roja hoy supera al menos los 190 años”, explica Agustín Sánchez-Lavega, catedrático de Física de la UPV/EHU y quien dirigió esta investigación. La mancha roja, que en 1879 medía 39.000 kilómetros en su eje más largo, se redujo a los 14.000 kilómetros actuales y al mismo tiempo se volvió más redondeada.

Descubrimientos recientes y estudios de simulación.

Además, desde los años 1970, varias misiones espaciales han estudiado de cerca este fenómeno meteorológico. Recientemente, “varios instrumentos a bordo de la misión Juno que orbita Júpiter mostraron que el GRS es poco profundo y delgado en comparación con su dimensión horizontal, mientras que verticalmente tiene unos 500 km de largo”, explicó Sánchez-Lavega.

Para entender cómo se pudo formar este inmenso vórtice, los equipos de la UPV/EHU y la UPC realizaron simulaciones numéricas en supercomputadores españoles, como el MareNostrum IV del BSC, que forma parte de la Red Española de Supercomputadores (RES), utilizando dos tipos de Modelos complementarios del comportamiento de finos vórtices en la atmósfera de Júpiter. En el planeta gigante predominan intensas corrientes de viento que circulan a lo largo de los paralelos, alternando su dirección con la latitud. Al norte del GRS, los vientos soplan en dirección oeste a una velocidad de 180 km/h mientras que en el sur soplan en sentido contrario, hacia el este, a una velocidad de 150 km/h. Esto genera una enorme cizalladura norte-sur en la velocidad del viento, que es un ingrediente básico para permitir que el vórtice se desarrolle internamente.

Como parte de esta investigación, se exploraron una serie de mecanismos para explicar la génesis del GRS, incluida la erupción de una supertormenta gigantesca, similar a las raramente observadas en el planeta gemelo. Saturnoo la fusión de varios pequeños vórtices producidos por la cizalladura del viento. Los resultados indican que aunque en ambos casos se forma un anticiclón, difiere en términos de forma y propiedades dinámicas de las del GRS actual. “También creemos que si alguno de estos fenómenos inusuales hubiera ocurrido, él o sus consecuencias en la atmósfera deberían haber sido observados y reportados por los astrónomos de la época”, afirmó Sánchez-Lavega.

Simulaciones numéricas e investigaciones futuras.

En una tercera serie de experimentos numéricos, el equipo de investigación investigó la generación de GRS a partir de una conocida inestabilidad en los vientos que sería capaz de producir una célula alargada que los encierra y atrapa. Una célula así sería una proto-GRS, una mancha roja incipiente, cuya contracción posterior daría lugar a la GRS compacta y de rápida rotación observada a finales del siglo XIX. La formación de grandes células alargadas ya se ha observado en la génesis de otros vórtices importantes en Júpiter.

“En nuestras simulaciones, los supercomputadores nos permitieron descubrir que las células alargadas son estables cuando giran alrededor de la periferia del GRS a la velocidad de los vientos de Júpiter, como sería de esperar cuando se forman debido a esta inestabilidad”, dijo Enrique García- Melendo, investigador del Departamento de Física de la UPC. Utilizando dos tipos diferentes de modelos numéricos, uno en la UPV/EHU y otro en la UPC, los investigadores concluyeron que si la velocidad de rotación del proto-GRS es menor que la de los vientos circundantes, el proto-GRS se romperá. , haciendo imposible que se forme un vórtice estable. Y, si es muy elevado, las propiedades del proto-GRS difieren de las del GRS actual.

Las investigaciones futuras tendrán como objetivo intentar reproducir la contracción del GRS a lo largo del tiempo para descubrir, con más detalle, los mecanismos físicos que subyacen a su durabilidad en el tiempo. Al mismo tiempo, intentarán predecir si el GRS se desintegrará y desaparecerá cuando alcance un límite de tamaño, como pudo haber ocurrido con el PS de Cassini, o si se estabilizará en un límite de tamaño más allá del cual podrá durar muchos años más. .

Referencia: “El origen de la Gran Mancha Roja de Júpiter” por Agustín Sánchez-Lavega, Enrique García-Melendo, Jon Legarreta, Arnau Miró, Manel Soria y Kevin Ahrens-Velásquez, 16 de junio de 2024, Cartas de investigación geofísica..
DOI: 10.1029/2024GL108993