El rayo en Júpiter, misterio resuelto por la sonda Juno

Desde que la nave espacial Voyager 1 de la NASA sobrevoló Júpiter en marzo de 1979, los científicos se han preguntado sobre el origen del rayo en Júpiter. Ese encuentro confirmó la existencia del rayo joviano, que había sido teorizado durante siglos. Pero cuando el venerable explorador pasó volando, los datos mostraron que las señales de radio asociadas a los rayos no coincidían con los detalles de las señales de radio producidas por los rayos en la Tierra.

En un nuevo artículo publicado en Nature, los científicos de la misión Juno de la NASA describen las formas en que los relámpagos en Júpiter son en realidad análogos a los rayos de la Tierra. Aunque, de alguna manera, los dos tipos de rayos son polos opuestos.

"No importa en qué planeta estés, los rayos actúan como transmisores de radio, emitiendo ondas de radio cuando cruzan el cielo", dijo Shannon Brown del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, un científico de Juno y autor principal del artículo.

"Pero hasta Juno, todas las señales de rayos registradas por la nave espacial (Voyagers 1 y 2, Galileo, Cassini) se limitaron a detecciones visuales o del rango de kilohercios del espectro de radio, a pesar de la búsqueda de señales en el rango de megahercios. Se ofrecieron muchas teorías para explicarlo, pero ninguna teoría podría tener tracción como respuesta", explicó Brown.

Entre el conjunto de instrumentos altamente sensibles de Juno, que ha estado en órbita desde el 4 de julio de 2016, encontramos el Instrumento de Radiometro de Microondas (MWR), que registra las emisiones del gigante de gas en un amplio espectro de frecuencias.

"En los datos de nuestros primeros ocho sobrevuelos, el MWR de Juno detectó 377 descargas de rayos", señaló Brown. "Se registraron en megahercios y en rango de gigahertz, que es lo que puedes encontrar con las emisiones de rayos terrestres. Creemos que la razón por la que somos los únicos que podemos ver es porque Juno está volando más cerca de la iluminación que nunca, y estamos buscando una frecuencia de radio que pase fácilmente a través de la ionosfera de Júpiter".

Si bien la revelación mostró cómo los relámpagos de Júpiter son similares a los de la Tierra, el nuevo documento también señala que donde estos relámpagos destellan en cada planeta es bastante diferente.

"La distribución de los rayos de Júpiter está dentro de la Tierra", apuntó Brown. "Hay mucha actividad cerca de los polos de Júpiter, pero ninguno cerca del ecuador. Puedes preguntarle a cualquiera que viva en los trópicos; esto no se aplica a nuestro planeta".

¿Por qué los rayos se congregan cerca del ecuador en la Tierra y cerca de los polos en Júpiter?

La Tierra deriva la gran mayoría de su calor externamente de la radiación solar, cortesía de nuestro Sol. Debido a que nuestro ecuador es el más afectado por este rayo de sol, el aire cálido y húmedo se eleva (a través de la convección) más libremente allí, lo que alimenta las imponentes tormentas eléctricas que producen rayos.

"Estos hallazgos podrían ayudar a mejorar nuestra comprensión de la composición, la circulación y los flujos de energía en Júpiter", puntualizó Brown. Pero surge otra pregunta. "Aunque vemos rayos cerca de ambos polos, ¿por qué se registra principalmente en el polo norte de Júpiter?"

En un segundo artículo sobre rayos Juno publicado en Nature Astronomy, Ivana Kolmašová, de la Academia Checa de Ciencias y sus colegas, presentan la base de datos más grande de emisiones de radio de baja frecuencia generadas por rayos alrededor de Jupiter (whistlers) hasta la fecha.

El conjunto de datos de más de 1.600 señales, recopiladas por el instrumento Juno's Waves, es casi 10 veces mayor al registrado por el Voyager 1. Juno detectó tasas pico de cuatro rayos por segundo (similar a las observadas en tormentas eléctricas en la Tierra) que son seis veces más altos que los valores máximos detectados por Voyager 1.

"Estos descubrimientos solo podrían suceder con Juno", afirmó Scott Bolton, investigador principal de Juno del Southwest Research Institute.

"Nuestra órbita única permite a nuestra nave espacial volar más cerca de Júpiter que cualquier otra nave espacial en la historia, por lo que la intensidad de la señal de lo que el planeta está irradiando es mil veces más fuerte. Además, nuestros instrumentos de microondas y de onda de plasma son lo último en tecnología, lo que nos permite detectar señales de rayos incluso débiles a partir de la cacofonía de las emisiones de radio de Júpiter", indicó Bolton.

La nave espacial Juno hará su decimotercer sobrevuelo el próximo 16 de julio. Esta semana la NASA añadió 41 meses de órbita a la sonda, hasta julio de 2021.