Utilizando el Telescopio espacial James WebbLos científicos observaron la región de arriba. JúpiterLa icónica Gran Mancha Roja para descubrir una variedad de características nunca antes vistas. La región, que alguna vez se consideró de naturaleza normal, alberga una variedad de estructuras y actividades intrincadas.

Recientes observaciones NIRSpec de Webb han revelado detalles sorprendentes sobre la atmósfera superior de Júpiter, particularmente sobre la Gran Mancha Roja, mostrando estructuras complejas influenciadas por ondas gravitacionales. Estos descubrimientos, capturados utilizando las capacidades de alta resolución de Webb, podrían respaldar la misión Jupiter Icy Moons Explorer (Juice), mejorando nuestra comprensión de Júpiter y sus lunas.

Revelando la atmósfera de Júpiter

Júpiter es uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno y se ve fácilmente en una noche despejada. Además de las brillantes luces del norte y del sur en las regiones polares del planeta, el brillo de la atmósfera superior de Júpiter es débil y, por lo tanto, es un desafío para los telescopios terrestres discernir detalles en esta región. Sin embargo, la sensibilidad infrarroja de Webb permite a los científicos estudiar la atmósfera superior de Júpiter sobre la infame Gran Mancha Roja con un detalle sin precedentes.

La atmósfera superior de Júpiter es la interfaz entre el campo magnético del planeta y la atmósfera subyacente. Aquí se pueden ver exhibiciones brillantes y vibrantes de las auroras boreales y australes, que funcionan con material volcánico expulsado de la luna Io de Júpiter. Sin embargo, más cerca del ecuador, la estructura de la atmósfera superior del planeta está influenciada por la luz solar incidente. Debido a que Júpiter recibe sólo el 4% de la luz solar que se recibe en la Tierra, los astrónomos predijeron que esta región sería de naturaleza homogénea.

La Gran Mancha Roja de Júpiter fue observada por el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb en julio de 2022, utilizando las capacidades de la Unidad de Campo Integral del instrumento. Las observaciones de Early Release Science del equipo intentaron investigar si esta región era realmente opaca, y la región sobre la icónica Gran Mancha Roja fue el objetivo de las observaciones de Webb. El equipo se sorprendió al descubrir que la atmósfera superior alberga una variedad de estructuras intrincadas, incluidos arcos oscuros y puntos brillantes, en todo el campo de visión.

Las observaciones de Webb NIRSpec muestran la luz infrarroja emitida por moléculas de hidrógeno en la ionosfera de Júpiter. Estas moléculas se encuentran a más de 300 kilómetros por encima de las nubes de tormenta, donde la luz del sol ioniza el hidrógeno y estimula esta emisión infrarroja. En esta imagen, los colores más rojos muestran la emisión de hidrógeno desde estas grandes altitudes en la ionosfera del planeta. Los colores más azules muestran luz infrarroja procedente de altitudes más bajas, incluidas las cimas de las nubes en la atmósfera y la prominente Gran Mancha Roja.
Júpiter está lejos del Sol y, por lo tanto, recibe un nivel bajo y uniforme de luz diurna, lo que significa que la mayor parte de la superficie del planeta es relativamente oscura en estas longitudes de onda infrarrojas, especialmente en comparación con la emisión de moléculas cerca de los polos, donde se encuentra el campo magnético de Júpiter. especialmente fuerte. Contrariamente a las expectativas de los investigadores de que esta área parecería de naturaleza homogénea, alberga una variedad de estructuras intrincadas, incluidos arcos oscuros y puntos brillantes, en todo el campo de visión.
Crédito: ESA/Webb, NASA y CSA, H. Melin, M. Zamani (ESA/Webb)

Descubrimientos sorprendentes sobre la Gran Mancha Roja

“Pensamos, tal vez ingenuamente, que esta región sería realmente aburrida”, compartió el líder del equipo Henrik Melin de la Universidad de Leicester en el Reino Unido. “De hecho, es tan interesante como la aurora boreal, si no más. Júpiter nunca deja de sorprender”.

Aunque la luz emitida desde esta región es impulsada por la luz solar, el equipo sugiere que debe haber otro mecanismo que altere la forma y estructura de la atmósfera superior.

«Una forma de cambiar esta estructura es mediante ondas gravitacionales, similares a las olas que chocan en una playa y crean ondas en la arena», explicó Henrik. «Estas ondas se generan en las profundidades de la turbulenta atmósfera inferior, alrededor de la Gran Mancha Roja, y pueden viajar a gran altura, cambiando la estructura y las emisiones de la atmósfera superior».

Observaciones e implicaciones futuras.

El equipo explica que estas ondas atmosféricas se pueden observar en la Tierra ocasionalmente, sin embargo, son mucho más débiles que las observadas en Júpiter por Webb. También esperan realizar observaciones de seguimiento Webb de estos intrincados patrones de ondas en el futuro para investigar cómo se mueven los patrones dentro de la atmósfera superior del planeta y desarrollar nuestra comprensión del presupuesto energético de esta región y cómo las características cambian con el tiempo.

Estos hallazgos también podrían respaldar el explorador de lunas heladas de Júpiter de la ESA, Juice, que se lanzará el 14 de abril de 2023. Juice realizará observaciones detalladas de Júpiter y sus tres grandes lunas oceánicas: Ganímedes, Calisto y Europa – con un conjunto de instrumentos de teledetección, geofísicos e in situ. La misión caracterizará estas lunas como objetos planetarios y posibles hábitats, explorará en profundidad el complejo entorno de Júpiter y estudiará el sistema más amplio de Júpiter como arquetipo de los gigantes gaseosos en todo el Universo.

Reflexiones sobre el impacto de la investigación

Estas observaciones se realizaron como parte del programa Ciencia de Salida Temprana #1373: Observaciones del Sistema Joviano por parte del ERS como demostración de las capacidades del JWST para la ciencia del sistema solar (Co-PI: I. de Pater, T. Fouchet).

«Esta propuesta de ERS se redactó en 2017», compartió Imke de Pater, miembro del equipo de Universidad de California, Berkeley. “Uno de nuestros objetivos era investigar por qué la temperatura sobre la Gran Mancha Roja parecía ser alta, como en ese momento las recientes observaciones con el NASA Lo reveló la Instalación del Telescopio Infrarrojo. Sin embargo, nuestros nuevos datos mostraron resultados muy diferentes”.

Estos resultados fueron publicados en Astronomía de la naturaleza.

Referencia: “Irregularidades ionosféricas en Júpiter observadas por JWST” por Henrik Melin, J. O'Donoghue, L. Moore, TS Stallard, LN Fletcher, MT Roman, J. Harkett, ORT King, EM Thomas, R. Wang, PI Tiranti , KL Knowles, I. de Pater, T. Fouchet, PH Fry, MH Wong, BJ Holler, R. Hueso, MK James, GS Orton, A. Mura, A. Sánchez-Lavega, E. Lellouch, K. de Kleer y MR Showalter, 21 de junio de 2024, Naturaleza Astronomía.
DOI: 10.1038/s41550-024-02305-9

Webb es el telescopio más grande y potente jamás lanzado al espacio. En virtud de un acuerdo de colaboración internacional, la ESA proporcionó el servicio de lanzamiento del telescopio, utilizando el vehículo de lanzamiento Ariane 5. En colaboración con sus socios, la ESA fue responsable de desarrollar y calificar las adaptaciones del Ariane 5 para la misión Webb y de adquirir el servicio de lanzamiento por parte de Arianespace. La ESA también proporcionó el espectrógrafo NIRSpec en funcionamiento y el 50% del instrumento de infrarrojo medio. DIOS MIOque fue diseñado y construido por un consorcio de institutos europeos financiados a nivel nacional (el Consorcio Europeo MIRI) en asociación con JPL y la Universidad de Arizona.

Webb es una asociación internacional entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).