Hay olas en Júpiter, pero no exactamente del tipo que los surfistas pueden montar. Estas ondas de plasma son mucho más intensas que cualquier cosa que se estrelle contra una playa.
La nave espacial Juno de la NASA sigue encontrando 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 ola que se arremolina con furia: 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 anteriormente se sabía 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 en 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 analizó los datos de Juno e investigó las ondas en detalle.
Olas subiendo
¿Cómo se lavan estas ondas en el 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 alcanza 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 cortante.
Si el cizallamiento de la velocidad supera la tensión magnética, el límite de la magnetopausa se altera y comienzan a formarse ondas. No es solo el plasma de una fuente externa como una estrella lo que puede causar esto: el plasma de la magnetopausa también puede pasar al plasma del nivel de la magnetosfera justo debajo de él. Existe un flujo de cizallamiento particular de alta velocidad entre el plasma en la magnetosfera de Júpiter y su magnetoenvoltura, que se encuentra justo encima de la magnetopausa. Esta cizalladura también provoca perturbaciones.
Las ondas que surgen de tales perturbaciones comienzan a rodar hasta convertirse en enormes vórtices. Aunque las ondas KH solo se observaron en el lado del amanecer de Júpiter, también es posible que se formen en el lado del anochecer.
“Las fluctuaciones periódicas sugieren que la nave espacial viaja a través de una estructura de onda que posiblemente sea un vórtice enrollado”, dijo también el equipo de investigación en el estudio. “La nave espacial se mueve dentro y fuera de la magnetoenvoltura y el plasma de la magnetosfera [during its orbit]cruzando la frontera varias veces.”
viendo lo invisible
Juno pudo detectar las ondas de plasma invisibles con sus instrumentos hipersensibles. Su Experimento Joviano de Distribuciones Aurorales (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 por el plasma. Los magnetómetros en el conjunto de instrumentos de Investigación de 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 lo tanto, causar 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 cruzaron la magnetopausa en el lado del amanecer de Júpiter. Eso no significa necesariamente que hayan ocurrido olas. Recogió evidencia de olas en solo 19 cruces, por lo que todavía hay cierta incertidumbre sobre la frecuencia con la que emergen las olas cuando están presentes 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 arriba de Júpiter. Todavía sería imposible montar una ola invisible. Los surfistas están mejor atrapando 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 está escribiendo, cambia de forma, dibuja o se disfraza como un personaje del que nadie ha oído hablar. Síguela en Twitter @quothravenrayne.