Crédito de imagen: NASA / JPL
Si la visión física de Júpiter de la Universidad de California, Berkeley, es correcta, el planeta gigante tendrá un gran cambio de temperatura global en la próxima década a medida que desaparezcan la mayoría de sus grandes vórtices.
Pero los fanáticos de la Gran Mancha Roja pueden descansar tranquilos. El vórtice más famoso de Júpiter, que a menudo se compara con los huracanes de la Tierra, permanecerá en su lugar, en gran parte debido a su ubicación cerca del ecuador del planeta, dice Philip Marcus, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Berkeley.
Utilizando remolinos y remolinos para comparar, Marcus basa su pronóstico en los principios aprendidos en la dinámica de fluidos de nivel junior y en la observación de que muchos de los vórtices de Júpiter están literalmente desapareciendo en el aire.
"Predigo que debido a la pérdida de estos remolinos atmosféricos, la temperatura promedio en Júpiter cambiará hasta 10 grados centígrados, calentándose cerca del ecuador y más fría en los polos", dice Marcus. “Este cambio global en la temperatura hará que las corrientes de chorro se vuelvan inestables y generen nuevos vórtices. Es un evento que incluso los astrónomos podrán presenciar ".
Según Marcus, los cambios inminentes señalan el final del actual ciclo climático de 70 años de Júpiter. Sus sorprendentes predicciones se publican en la edición del 22 de abril de la revista Nature.
La atmósfera tormentosa de Júpiter tiene una docena de corrientes de chorro que viajan en direcciones alternas de este y oeste, y que pueden alcanzar velocidades de más de 330 millas por hora. Al igual que en la Tierra, los vórtices en Júpiter que giran en sentido horario en el hemisferio norte se consideran anticiclones, mientras que los que giran en sentido antihorario son ciclones. Lo contrario es cierto en el hemisferio sur, donde los vórtices en sentido horario son ciclones y los hiladores en sentido antihorario son anticiclones.
La Gran Mancha Roja, ubicada en el hemisferio sur, tiene el título de anticiclón más grande de Júpiter; Con una extensión de 12,500 millas de ancho, es lo suficientemente grande como para tragarse la Tierra dos o tres veces.
A diferencia de las tormentas ciclónicas en Júpiter, los huracanes y tormentas de la Tierra están asociados con sistemas de baja presión y se disipan después de días o semanas. La Gran Mancha Roja, en comparación, es un sistema de alta presión que ha sido estable durante más de 300 años y no muestra signos de desaceleración.
Hace unos 20 años, Marcus desarrolló un modelo de computadora que mostraba cómo la Gran Mancha Roja emergió y resistió en la caótica turbulencia de la atmósfera de Júpiter. Sus esfuerzos por explicar la dinámica que lo gobierna y otros vórtices en Júpiter lo llevaron a su proyección actual del inminente cambio climático del planeta.
Él dice que el ciclo actual de 70 años comenzó con la formación de tres anticiclones distintos, los Óvalos Blancos, que se desarrollaron al sur de la Gran Mancha Roja en 1939. "El nacimiento de los Óvalos Blancos se vio a través de telescopios en la Tierra", dice. "Creo que nos espera un trato similar en los próximos 10 años".
Marcus dice que la primera etapa del ciclo climático involucra la formación de calles con vórtices que se extienden a horcajadas sobre las corrientes de chorro hacia el oeste. Los anticiclones se forman en un lado de la calle, mientras que los ciclones se forman en el otro lado, sin que haya dos vórtices girando en la misma dirección directamente adyacentes entre sí.
La mayoría de los vórtices decaen lentamente con turbulencia. En la etapa dos del ciclo, algunos vórtices se debilitan lo suficiente como para quedar atrapados en los canales ocasionales, o las ondas de Rossby, que se forman en la corriente en chorro. Múltiples vórtices pueden quedar atrapados en el mismo canal. Cuando lo hacen, viajan agrupados, y la turbulencia puede hacer que se fusionen fácilmente. Cuando los vórtices son débiles, la captura y la fusión continúa hasta que solo queda un par en cada calle de vórtice.
La notable desaparición de dos óvalos blancos, uno en 1997 o 1998 y el segundo en 2000, ejemplificó la fusión de los vórtices en la etapa dos y, como tal, señaló el "principio del fin" del ciclo climático actual de Júpiter, dice Marcus.
¿Por qué la fusión de vórtices afectaría la temperatura global? Marcus dice que la temperatura relativamente uniforme de Júpiter, donde las temperaturas en los polos son casi las mismas que en el ecuador, se debe a la mezcla caótica de calor y flujo de aire de los vórtices.
"Si elimina toda una hilera de vórtices, detiene toda la mezcla de calor en esa latitud", dice Marcus. "Esto crea un gran muro y evita el transporte de calor desde el ecuador a los polos".
Una vez que se hayan eliminado suficientes vórtices, la atmósfera del planeta se calentará en el ecuador y se enfriará en los polos hasta en 10 grados Celsius en cada región, que es la etapa tres del ciclo climático.
Este cambio de temperatura desestabiliza las corrientes en chorro, que reaccionarán volviéndose onduladas. Las olas se empinan y se rompen, como lo hacen en la playa, pero luego se enrollan en nuevos vórtices grandes en la cuarta etapa del ciclo. En la quinta y última etapa del ciclo climático, los nuevos vórtices disminuyen de tamaño y se instalan en las calles de vórtices para comenzar un nuevo ciclo.
El debilitamiento de los vórtices se debe a la turbulencia y ocurre gradualmente con el tiempo. Los vórtices recién formados tardan aproximadamente medio siglo en encogerse gradualmente lo suficiente como para quedar atrapados en una corriente de chorro, dice Marcus.
Afortunadamente, la proximidad de la Gran Mancha Roja al ecuador lo salva de la destrucción. A diferencia de los otros vórtices de Júpiter, la Gran Mancha Roja sobrevive "comiendo" sus anticiclones vecinos, dice Marcus.
Marcus señala que su teoría del ciclo climático de Júpiter se basa en la existencia de un número aproximadamente igual de ciclones y anticiclones en el planeta.
Dado que los signos reveladores de los vórtices son las nubes que crean, fue fácil pasar por alto la presencia de ciclones de larga vida, dice Marcus. Explica que, a diferencia del lugar distinto de un anticiclón, los ciclones crean patrones de nubes filamentosas que están menos claramente definidas.
"A primera vista, es fácil pensar que Júpiter está dominado por anticiclones porque sus nubes giratorias se muestran claramente como ojos de toro", dice Marcus.
En el artículo de Nature, Marcus presenta una simulación por computadora que muestra que el centro cálido y el perímetro más frío de un ciclón crean la apariencia de las nubes filamentosas. En contraste, los anticiclones tienen centros fríos y perímetros más cálidos. Los cristales de hielo que se forman en el centro del anticiclón se hinchan y se mueven hacia los lados donde se funden, creando un remolino más oscuro que rodea un centro de color más claro.
Marcus aborda el estudio de las atmósferas planetarias desde el punto de vista no tradicional de un dinámico dinámico. "Estoy basando mis predicciones en las leyes relativamente simples de la dinámica de vórtices en lugar de utilizar cantidades voluminosas de datos o modelos atmosféricos complejos", dice Marcus.
Marcus dice que la lección del clima de Júpiter podría ser que pequeñas perturbaciones pueden causar cambios globales. Sin embargo, advierte contra la aplicación del mismo modelo al clima de la Tierra, que está influenciado por muchos factores diferentes, tanto naturales como provocados por el hombre.
"Aún así, es importante tener diferentes" laboratorios "para el clima", dice Marcus. "Estudiar otros mundos nos ayuda a comprender mejor el nuestro, incluso si no son directamente análogos".
La investigación de Marcus está respaldada por subvenciones del Programa Origins de la NASA, los Programas de Astronomía y Física del Plasma de la National Science Foundation y el Laboratorio Nacional de Los Alamos.
Fuente original: Comunicado de prensa de UC Berkeley
