Amigo, ¿qué son esas enormes ondas de plasma en la atmósfera de Júpiter?

Elizabeth Rayne - 4 de agosto de 2023 5:11 p.m. UTC

Hay olas en Júpiter, pero no exactamente del tipo que pueden surfear los surfistas. Estas ondas de plasma son mucho más intensas que cualquier cosa que choque contra una playa.

La nave espacial Juno de la NASA sigue topándose con enormes ondas de plasma mientras orbita Júpiter. Estas ondas en realidad se conocen como inestabilidades de Kelvin-Helmholtz (KHI) y ocurren cuando el plasma del viento solar interactúa con la magnetopausa de un planeta, el nivel exterior de su campo magnético. La diferencia de velocidad entre la magnetopausa y el viento solar crea una onda que gira furiosamente: un vórtice.

“La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz se puede observar en el límite que separa un campo magnético planetario (magnetosfera) de la corriente de partículas cargadas emitidas por el Sol (viento solar); este límite se conoce como magnetopausa”, dijeron los investigadores en un estudio publicado recientemente en Geophysical Research Letters.

Si bien se sabía anteriormente que estos fenómenos ocurrían en la Tierra y otros planetas y se sospechaba que ocurrían en Júpiter, nunca se habían confirmado en el gigante gaseoso antes de que Juno los viera. La sonda ha pasado tanto tiempo junto a la magnetopausa en el lado del amanecer de Júpiter que pudo observar más de ellos que cualquier otra nave espacial o telescopio. Ahora, un equipo de investigadores del Southwest Research Institute (SWRI) y la Universidad de Texas en San Antonio han analizado los datos de Juno e investigado las ondas en detalle.

¿Cómo llegan estas ondas al espacio? El plasma, que está repleto de partículas cargadas, siempre está siendo esparcido por todo el Sistema Solar por el viento solar, e inevitablemente termina interactuando con el plasma en las atmósferas exteriores de los planetas.

Júpiter está rodeado por un disco giratorio de plasma que llega a su magnetosfera exterior. En ese lugar, hay tensión magnética en la interfaz entre la magnetopausa del planeta y el viento solar. Esta tensión hace que el plasma tenga diferencias regionales en velocidad y dirección; esto se conoce como velocidad de corte.

Si la velocidad de corte supera la tensión magnética, el límite de la magnetopausa se altera y comienzan a formarse ondas. No es sólo el plasma de una fuente externa como una estrella el que puede causar esto: el plasma de la magnetopausa también puede llegar al plasma desde el nivel de la magnetosfera justo debajo de ella. Existe un flujo de corte particular de alta velocidad entre el plasma de la magnetosfera de Júpiter y su envoltura magnética, que se encuentra justo encima de la magnetopausa. Este cizallamiento también provoca perturbaciones.

Las ondas que surgen de tales perturbaciones comienzan a rodar hasta convertirse en enormes vórtices. Aunque las ondas KH sólo se observaron en el lado del amanecer de Júpiter, también es posible que se formen en el lado del atardecer.

"Las fluctuaciones periódicas sugieren que la nave espacial viaja a través de una estructura ondulatoria que posiblemente sea un vórtice enrollado", dijo también el equipo de investigación en el estudio. "La nave espacial entra y sale de la envoltura magnética y del plasma de la magnetosfera [durante su órbita], cruzando el límite varias veces".

Juno pudo detectar las ondas de plasma que de otro modo serían invisibles con sus instrumentos hipersensibles. Su Experimento de Distribuciones Aurorales Jovianas (JADE) está compuesto por una caja electrónica y cuatro sensores, tres para buscar electrones y uno para identificar iones, el otro componente del plasma. Los sensores de JADE pueden registrar información sobre la energía y la ubicación de estas partículas cargadas a medida que pasan a través del plasma. Los magnetómetros del conjunto de instrumentos de Investigación del Campo Magnético (MAG) de Juno miden la fuerza del campo magnético de Júpiter, lo que determina si puede ser superado por el plasma del viento solar y, por tanto, provocar una onda KH.

Se cree que las ondas de plasma arremolinadas observadas por Juno empujan más partículas cargadas a lo largo de la magnetopausa, y los datos de Juno mostraron que las condiciones eran adecuadas para que se formaran ondas KH la mayoría de las veces que cruzaban la magnetopausa en el lado del amanecer de Júpiter. Eso no significa necesariamente que se hayan producido olas. Recogió evidencia de olas en sólo 19 cruces, por lo que todavía hay cierta incertidumbre sobre la frecuencia con la que surgen olas cuando se presentan las condiciones adecuadas.

Las ondas de plasma que resultan de las inestabilidades de Kelvin-Helmholtz también se pueden encontrar en la atmósfera de la Tierra, pero se forman más por encima de Júpiter. Todavía sería imposible montar una ola invisible. A los surfistas les conviene atrapar olas monstruosas en Júpiter, Florida.

Cartas de investigación geofísica, 2023. DOI: 10.1029/2023GL102921

Elizabeth Rayne es una criatura que escribe. Su trabajo ha aparecido en SYFY WIRE, Space.com, Live Science, Grunge, Den of Geek y Forbidden Futures. Cuando no escribe, cambia de forma, dibuja o se disfraza de un personaje del que nadie ha oído hablar. Síguela en Twitter @quothravenrayne.