Nueva simulación podría explicar la formación de una tormenta hexagonal en Saturno

El modelo que crearon los investigadores sugiere que la tormenta tiene miles de kilómetros de profundidad, muy por debajo de las nubes de Saturno.


Con su deslumbrante sistema de anillos helados, Saturno ha sido un tema de fascinación desde la antigüedad. Incluso ahora, el sexto planeta desde el sol encierra muchos misterios, en parte porque su distancia dificulta la observación directa y en parte porque este gigante gaseoso (que es varias veces el tamaño de nuestro planeta) tiene una composición y atmósfera, principalmente hidrógeno y helio, diferente a la de la Tierra. Aprender más sobre él podría arrojar algunas ideas sobre la creación del propio sistema solar.


Uno de los misterios de Saturno tiene que ver con la tormenta masiva en forma de hexágono en su polo norte. El vórtice de seis lados es un fenómeno atmosférico que ha fascinado a los científicos planetarios desde su descubrimiento en la década de 1980 por el programa estadounidense Voyager, y la posterior visita en 2006 de la misión estadounidense-europea Cassini-Huygens. La tormenta tiene aproximadamente 20,000 millas de diámetro y está bordeada por bandas de vientos que soplan hasta 300 millas por hora. Un huracán como este no existe en ningún otro planeta o luna conocida.


Dos de los muchos científicos convertidos en cazadores de tormentas interplanetarias que trabajan para descubrir los secretos de esta maravilla son Jeremy Bloxham, profesor de geofísica de Mallinckrodt, y el investigador asociado Rakesh K.Yadav, que trabaja en el laboratorio de Bloxham en el Departamento de la Tierra de Harvard y Ciencias planetarias. En un artículo publicado recientemente en PNAS , los investigadores comenzaron a pensar en cómo surgió el vórtice.


"Vemos tormentas en la Tierra con regularidad y siempre son en espiral, a veces circulares, pero nunca algo con segmentos hexagonales o polígonos con bordes", dijo Yadav. "Eso es realmente sorprendente y completamente inesperado. La pregunta en Saturno es ¿cómo se formó un sistema tan grande y cómo puede un sistema tan grande permanecer sin cambios en este gran planeta?"



Al crear un modelo de simulación en 3-D de la atmósfera de Saturno, Yadev y Bloxham creen que se están acercando a una respuesta.


En su artículo, los científicos dicen que el huracán ocurre cuando los flujos atmosféricos en las profundidades de Saturno crean vórtices grandes y pequeños que rodean una corriente en chorro horizontal más grande que sopla hacia el este cerca del polo norte del planeta que también tiene una serie de tormentas dentro de ella. Las tormentas más pequeñas interactúan con el sistema más grande y, como resultado, muerde el chorro del este y lo confina a la parte superior del planeta. El proceso deforma la corriente en un hexágono.


El modelo que crearon los investigadores sugiere que la tormenta tiene miles de kilómetros de profundidad, muy por debajo de las nubes de Saturno. La simulación imita la capa exterior del planeta y cubre solo alrededor del 10 por ciento de su radio. En un experimento de un mes que realizaron los científicos, la simulación por computadora mostró que un fenómeno llamado convección térmica profunda, que ocurre cuando el calor se transfiere de un lugar a otro por el movimiento de fluidos o gases, puede dar lugar inesperadamente a flujos atmosféricos que crean grandes polos polares. ciclones y un patrón de chorro de alta latitud hacia el este. Cuando estos se mezclan en la parte superior, se crea esa forma inesperada, y debido a que las tormentas se forman en las profundidades del planeta, los científicos dijeron que hace que el hexágono sea furioso y persistente.


La convección es la misma fuerza que causa tornados y huracanes en la Tierra. Es similar a hervir una olla de agua: el calor del fondo se transfiere a la superficie más fría, lo que hace que la parte superior burbujee. Esto es lo que se cree que causa muchas de las tormentas en Saturno, que, como gigante gaseoso, no tiene una superficie sólida como la de la Tierra.


"El patrón de flujo hexagonal en Saturno es un ejemplo sorprendente de autoorganización turbulenta", escribieron los investigadores en el artículo de junio. "Nuestro modelo produce de forma simultánea y autoconsistente chorros zonales alternos, el ciclón polar y estructuras poligonales en forma de hexágono similares a las observadas en Saturno".


Sin embargo, lo que no produjo el modelo fue un hexágono. En cambio, la forma que vieron los investigadores era un polígono de nueve lados que se movía más rápido que la tormenta de Saturno. Aún así, la forma sirve como prueba de concepto para la tesis general sobre cómo se forma la majestuosa forma y por qué ha permanecido relativamente sin cambios durante casi 40 años.


El interés en la tormenta hexagonal de Saturno se remonta a 1988, cuando el astrónomo David A. Godfrey analizó los datos de sobrevuelo de los pasos de Saturno de 1980 y 1981 de la nave espacial Voyager e informó del descubrimiento. Décadas más tarde, de 2004 a 2017, la nave espacial Cassini de la NASA capturó algunas de las imágenes más claras y conocidas de la anomalía antes de sumergirse en el planeta.


Se sabe relativamente poco sobre la tormenta porque el planeta tarda 30 años en orbitar alrededor del sol, dejando uno de los polos en la oscuridad durante ese tiempo. Cassini, por ejemplo, solo tomó imágenes térmicas de la tormenta cuando llegó por primera vez en 2004. Incluso cuando el sol brilla en el polo norte de Saturno, las nubes son tan espesas que la luz no penetra profundamente en el planeta.


Independientemente, existen muchas hipótesis sobre cómo se formó la tormenta. La mayoría se centra en dos escuelas de pensamiento: una sugiere que el hexágono es poco profundo y solo se extiende a cientos de kilómetros de profundidad; el otro sugiere que los chorros zonales tienen miles de kilómetros de profundidad.


Los hallazgos de Yadev y Bloxham se basan en la última teoría, pero necesitan incluir más datos atmosféricos de Saturno y refinar aún más su modelo para crear una imagen más precisa de lo que está sucediendo con la tormenta. En general, el dúo espera que sus hallazgos puedan ayudar a pintar un retrato de la actividad en Saturno en general.


"Desde un punto de vista científico, la atmósfera es realmente importante para determinar qué tan rápido se enfría un planeta. Todas estas cosas que ves en la superficie, son básicamente manifestaciones del enfriamiento del planeta y el enfriamiento del planeta nos dice mucho lo que está sucediendo dentro del planeta ", dijo Yadav. "La motivación científica consiste básicamente en comprender cómo surgió Saturno y cómo evoluciona con el tiempo".




Fuente: Harvard University

0 comentarios