Investigaciones recientes de científicos planetarios del MIT arrojan luz sobre por qué Júpiter y Saturno exhiben patrones de vórtices polares sorprendentemente diferentes. El estudio sugiere que estas diferencias no son aleatorias, sino que están vinculadas a la composición y densidad del material en las profundidades del interior de cada planeta, un hallazgo con importantes implicaciones para comprender la estructura de los gigantes gaseosos.
Características polares contrastantes: los remolinos de Júpiter frente al hexágono de Saturno
Las misiones Juno y Cassini de la NASA proporcionaron datos visuales cruciales para este estudio. Juno, que orbita Júpiter desde 2016, capturó imágenes del caótico polo norte del planeta, dominado por múltiples vórtices arremolinados, cada uno de aproximadamente 3.000 millas de diámetro. Por el contrario, Cassini, antes de que finalizara su misión en 2017, observó el polo norte de Saturno como un vórtice hexagonal único y estable que abarcaba casi 18.000 millas.
La pregunta ha desconcertado durante mucho tiempo a los científicos: ¿por qué patrones tan drásticamente diferentes en planetas de tamaño y composición comparables? Tanto Júpiter como Saturno son predominantemente hidrógeno y helio, lo que hace que la disparidad sea aún más desconcertante.
Un modelo simplificado arroja conocimientos sorprendentes
Para abordar este misterio, el equipo del MIT empleó un modelo bidimensional de dinámica de fluidos, una simplificación deliberada que resultó eficaz. La rápida rotación planetaria garantiza un movimiento constante a lo largo del eje, lo que permite a los investigadores representar con precisión la evolución de los vórtices en dos dimensiones en lugar de complejas simulaciones tridimensionales. Este enfoque hizo que el estudio fuera significativamente más rápido y eficiente.
El equipo adaptó ecuaciones existentes utilizadas para modelar ciclones en la Tierra, ajustándolas para que se ajusten a las condiciones únicas de las regiones polares de Júpiter y Saturno. Al simular el comportamiento del fluido en varios escenarios (alteración del tamaño planetario, la velocidad de rotación, el calentamiento interno y la suavidad/dureza del fluido subyacente), observaron patrones consistentes.
La clave: la densidad interior dicta la formación de vórtices
Las simulaciones revelaron que la “suavidad” del material en el fondo de un vórtice dicta su tamaño. El material más blando y liviano permite que coexistan múltiples vórtices más pequeños (como los de Júpiter), mientras que el material más denso y duro permite la formación de un único vórtice a escala planetaria (como se ve en Saturno).
Esto sugiere que el interior de Júpiter puede estar compuesto de materiales más ligeros y menos estratificados, mientras que el interior de Saturno podría estar enriquecido con compuestos metálicos más pesados que crean capas más fuertes.
“Lo que vemos desde la superficie… puede decirnos algo sobre el interior, como lo suave que es el fondo”, señala el estudiante graduado Jiaru Shi.
Implicaciones para comprender la estructura del gigante gaseoso
Esta investigación proporciona una forma novedosa de inferir la composición planetaria interna a partir de fenómenos atmosféricos observables. El estudio destaca que los patrones de fluidos superficiales no son características meramente estéticas, sino que actúan como indicadores de propiedades fundamentales más profundas. Los hallazgos aparecerán en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
En última instancia, comprender estos patrones de vórtices no se trata sólo de desentrañar el clima planetario; se trata de obtener una visión más profunda de los interiores ocultos de los gigantes gaseosos y los procesos que dieron forma a su formación.
