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Gran Mancha Roja

Coordenadas : 22°S 55°O / 22°S 55°O / -22; -55 22°S 55°O / 22°S 55°O / -22; -55 [[Geographic coordinate system|Coordinates]]: {{#parsoid\u0000fragment:3}} [https://geohack.toolf...

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22°S 55°O / 22°S 55°O / -22; -55

Vista de cerca de la Gran Mancha Roja por Juno

La Gran Mancha Roja es una región persistente de alta presión en la atmósfera del planeta Júpiter , que produce la mayor tormenta anticiclónica del Sistema Solar . Es la característica más reconocible de Júpiter, debido a su color rojo anaranjado cuyo origen aún se desconoce. Ubicada a 22 grados al sur del ecuador de Júpiter , produce vientos de hasta 496 km/h (308 mph) . Fue observada por primera vez en septiembre de 1831, con 60 observaciones registradas entre entonces y 1878, cuando comenzaron las observaciones continuas. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Una mancha similar fue observada entre 1665 y 1713; si se trata de la misma tormenta, ha existido durante al menos 361 años, [ 4 ] [ 5 ] pero un estudio de 2024 sugiere que este no es el caso. [ 6 ]  

Historial de observación

Primeras observaciones

La pintura de Donato Creti de 1711, "Júpiter", la primera representación de una gran mancha en Júpiter como roja.
Boceto de Júpiter realizado por Thomas Gwyn Elger en noviembre de 1881, que muestra la Gran Mancha Roja.

La Gran Mancha Roja pudo haber existido antes de 1664, pero es posible que la mancha actual se observara por primera vez recién en 1830 y que solo se estudiara a fondo después de una aparición prominente en 1879. La tormenta que se observó en el siglo XVII pudo haber sido diferente de la tormenta actual. [ 7 ] Un largo lapso separa su período de estudio actual posterior a 1830 del descubrimiento del siglo XVII. Se desconoce si la mancha original se disipó y se reformó, si se desvaneció o si los observadores simplemente no la estudiaron ni la registraron. [ 8 ]

El primer avistamiento de la Gran Mancha Roja se atribuye a menudo a Robert Hooke , quien describió una mancha en el planeta en mayo de 1664. [ 9 ] Sin embargo, es probable que la mancha de Hooke no solo estuviera en otro cinturón completamente distinto (el Cinturón Ecuatorial Norte, en contraposición a la actual Gran Mancha Roja en el Cinturón Ecuatorial Sur ), sino también que estuviera en la sombra de una luna en tránsito, muy probablemente Calisto . [ 9 ] Al año siguiente, Giovanni Cassini describe "una [mancha] permanente que a menudo se veía regresar al mismo lugar con el mismo tamaño y forma", calculando su período de rotación en 9 h 56 min . [ 9 ] [ 10 ] Con fluctuaciones en la visibilidad, la mancha de Cassini fue observada desde 1665 hasta 1713, pero la brecha de observación de 48 años hace que la identidad de las dos manchas sea inconclusa. Debido a la historia de observación más corta de la mancha más antigua y a su movimiento más lento que la mancha moderna, es difícil concluir que sean la misma. [ 11 ]

Un pequeño misterio concierne a una mancha joviana representada en un lienzo de 1711 de Donato Creti , que se exhibe en el Vaticano . [ 12 ] [ 13 ] Parte de una serie de paneles en los que diferentes cuerpos celestes (amplificados) sirven de telón de fondo para varias escenas italianas , y supervisados ​​todos por el astrónomo Eustachio Manfredi para garantizar su precisión, la pintura de Creti es la primera representación conocida de una gran mancha en Júpiter como roja (aunque elevada al hemisferio norte joviano debido a una inversión óptica inherente a los telescopios de la época). Ninguna característica joviana fue descrita explícitamente por escrito como roja antes de finales del siglo XIX. [ 13 ]

La Gran Mancha Roja se ha observado con frecuencia desde el 5 de septiembre de 1831, registrándose más de 60 observaciones hasta 1879, cuando alcanzó gran popularidad. [ 1 ] Desde entonces, ha estado bajo observación continua.

Un estudio de 2024 basado en observaciones históricas sugiere que la "mancha permanente" observada entre 1665 y 1713 podría no ser la misma que la Gran Mancha Roja moderna observada desde 1831. Se sugiere que la mancha original desapareció y posteriormente se formó otra, que es la que se observa hoy en día. [ 6 ]

Finales del siglo XX y siglo XXI

Una vista panorámica de Júpiter y la Gran Mancha Roja, tal como se observaron desde la sonda Voyager 1 en 1979.

El 25 de febrero de 1979, [ 14 ] cuando la sonda Voyager 1 se encontraba a 9.200.000 km (5.700.000 mi) de Júpiter, transmitió la primera imagen detallada de la Gran Mancha Roja. Se pudieron observar detalles de nubes de tan solo 160 km (100 mi) de diámetro. El colorido patrón de nubes onduladas que se observa a la izquierda (oeste) de la Mancha Roja es una región de movimiento ondulatorio extraordinariamente complejo y variable.    

En el siglo XXI, se ha observado que el diámetro mayor de la Gran Mancha Roja se está reduciendo. En 2004, su longitud era aproximadamente la mitad de la que tenía un siglo antes, cuando alcanzó un tamaño de 40 000 km (25 000 millas) , unas tres veces el diámetro de la Tierra. Al ritmo actual de reducción, se volverá circular para el año 2040.  

Secuencia de imágenes de Júpiter que muestra la contracción y el redondeo de la Gran Mancha Roja, entre 2021 y 2025. Capturadas con un telescopio Dobsoniano de 8 pulgadas sin seguimiento.

No se sabe cuánto durará la mancha, ni si el cambio es resultado de fluctuaciones periódicas. [ 15 ] En 2019, la mancha comenzó a "desmoronarse" en su borde, con fragmentos de la tormenta que se desprendían y disipaban. [ 16 ] La reducción y el "desmoronamiento" alimentaron la especulación de algunos astrónomos de que la mancha podría disiparse en décadas. [ 17 ] Sin embargo, otros astrónomos creen que el tamaño aparente de la mancha refleja su cobertura de nubes y no el tamaño del vórtice subyacente, y también que los eventos de desmoronamiento pueden explicarse por interacciones con otros ciclones o anticiclones, incluidas absorciones incompletas de sistemas más pequeños; esto podría significar que la Gran Mancha Roja no corre peligro de disiparse. [ 18 ]

Una mancha más pequeña, denominada Oval BA , que se formó en marzo de 2000 a partir de la fusión de tres óvalos blancos, [ 19 ] se ha vuelto de color rojizo. Los astrónomos la han llamado la Pequeña Mancha Roja o Roja Jr. El 5 de junio de 2006, la Gran Mancha Roja y el Oval BA parecían estar acercándose a la convergencia. [ 20 ] Las tormentas se cruzan aproximadamente cada dos años, pero los cruces de 2002 y 2004 fueron de poca importancia. Amy Simon-Miller , del Centro de Vuelos Espaciales Goddard , predijo que las tormentas tendrían su cruce más cercano el 4 de julio de 2006. Trabajó con Imke de Pater y Phil Marcus de UC Berkeley , así como con un equipo de astrónomos profesionales a partir de abril de 2006 para estudiar las tormentas utilizando el Telescopio Espacial Hubble ; el 20 de julio de 2006, las dos tormentas fueron fotografiadas cruzándose por el Observatorio Gemini sin converger. [ 21 ] En mayo de 2008, una tercera tormenta se tornó roja. [ 22 ]

La sonda Juno , que entró en órbita polar alrededor de Júpiter en 2016, sobrevoló la Gran Mancha Roja durante su aproximación a Júpiter el 11 de julio de 2017, tomando varias imágenes de la tormenta desde una distancia de aproximadamente 8000 km (5000 millas) sobre la superficie. [ 23 ] [ 24 ] Durante la misión Juno , la sonda continuó estudiando la composición y evolución de la atmósfera de Júpiter, especialmente su Gran Mancha Roja. [ 23 ]  

La Gran Mancha Roja no debe confundirse con la Gran Mancha Oscura, una característica observada cerca del polo norte de Júpiter en el año 2000 con la sonda Cassini-Huygens . [ 25 ] También existe una característica en la atmósfera de Neptuno llamada Gran Mancha Oscura . Esta última fue fotografiada por la Voyager 2 en 1989 y podría haber sido un agujero atmosférico en lugar de una tormenta. Desapareció en 1994, aunque una mancha similar había aparecido más al norte.

dinámica mecánica

Secuencia de vídeo a intervalos que representa 28 días desde el acercamiento de la Voyager 1 a Júpiter a principios de 1979, mostrando el movimiento de las bandas atmosféricas y la circulación de la Gran Mancha Roja. Las manchas negras momentáneas son sombras proyectadas por las lunas de Júpiter .

La Gran Mancha Roja de Júpiter rota en sentido contrario a las agujas del reloj, con un período de aproximadamente 4,5 días terrestres, [ 26 ] o 11 días jovianos, según datos de 2008. Con un ancho de 16 350 km (10 160 millas) al 3 de abril de 2017, la Gran Mancha Roja tiene 1,3 veces el diámetro de la Tierra. Se ha estado reduciendo durante aproximadamente un siglo, lo que la hace ahora ligeramente más pequeña que la Tierra. [ 23 ] Las cimas de las nubes de esta tormenta se encuentran a unos 8 km (5 millas) por encima de las cimas de las nubes circundantes. [ 27 ] La tormenta ha continuado durante siglos porque no hay una superficie planetaria (solo un manto de hidrógeno ) que cause fricción; los remolinos atmosféricos circulantes persisten porque no hay nada que se oponga a su momento angular. [ 28 ]    

Los datos infrarrojos han indicado durante mucho tiempo que la Gran Mancha Roja es más fría (y por lo tanto, se encuentra a mayor altitud) que la mayoría de las demás nubes del planeta. [ 29 ] Sin embargo, la atmósfera superior sobre la tormenta tiene temperaturas sustancialmente más altas que el resto del planeta. Se ha propuesto que las ondas acústicas que se elevan desde la turbulencia de la tormenta inferior explican el calentamiento de esta región. [ 30 ] Las ondas acústicas viajan verticalmente hasta una altura de 800 km (500 mi) sobre la tormenta, donde se rompen en la atmósfera superior, convirtiendo la energía de las ondas en calor. Esto crea una región de la atmósfera superior que es 1600 K (1330 °C; 2420 °F) , varios cientos de kelvin más cálida que el resto del planeta a esta altitud. [ 30 ] El efecto se describe como "olas oceánicas rompiendo en una playa". [ 31 ]     

Tamaño de la Tierra comparado con la Gran Mancha Roja

El seguimiento cuidadoso de las características atmosféricas reveló la circulación en sentido contrario a las agujas del reloj de la Gran Mancha Roja ya en 1966, observaciones que fueron confirmadas de manera dramática por las primeras películas de lapso de tiempo de los sobrevuelos de Voyager . [ 32 ] La mancha está confinada por una modesta corriente en chorro hacia el este al sur y una muy fuerte hacia el oeste al norte. [ 33 ] Aunque los vientos alrededor del borde de la mancha alcanzan un máximo de aproximadamente 432 km/h (268 mph) , las corrientes en su interior parecen estancadas, con poca entrada o salida. [ 34 ] La rotación de la mancha se ha ralentizado con el tiempo, quizás como resultado directo de su constante reducción de tamaño. [ 35 ]  

La latitud de la Gran Mancha Roja se ha mantenido estable durante el tiempo que se han tenido buenos registros de observación, variando típicamente alrededor de un grado. Su longitud , sin embargo, está sujeta a una variación constante, incluyendo una oscilación longitudinal de 90 días con una amplitud de ~1°. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] Debido a que el cuerpo gaseoso de Júpiter no rota uniformemente en todas las latitudes, los astrónomos han definido tres sistemas diferentes para definir la longitud. El Sistema II se utiliza para latitudes de más de 10 grados y se basó originalmente en el período de rotación promedio de la Gran Mancha Roja ( 9 h 55 min 42 s ). [ 39 ] [ 40 ] A pesar de esto, la mancha ha "superado" al planeta en el Sistema II al menos 10 veces desde principios del siglo XIX. Su tasa de deriva ha cambiado drásticamente a lo largo de los años y se ha vinculado con el brillo del Cinturón Ecuatorial Sur y la presencia o ausencia de una Perturbación Tropical Sur. [ 41 ]

Profundidad y estructura internas

En el sentido de las agujas del reloj desde la parte superior izquierda: Imagen del espectro visible del Hubble ; infrarrojo del Observatorio Gemini ; composición multiespectral de datos del Hubble y Gemini que muestra la luz visible en azul y el infrarrojo térmico en rojo; imagen ultravioleta del Hubble; detalle de la luz visible [ 42 ]

La Gran Mancha Roja (GRS) de Júpiter es un anticiclón de forma elíptica, que se produce a 22 grados bajo el ecuador, en el hemisferio sur de Júpiter. [ 43 ] La tormenta anticiclónica más grande ( ~16 000 km ) del Sistema Solar , se sabe poco sobre su profundidad y estructura internas. [ 44 ] Imágenes visibles y seguimiento de nubes a partir de observaciones in situ determinaron la velocidad y vorticidad de la GRS, que se encuentra en un delgado anillo anticiclónico al 70-85% del radio y se encuentra a lo largo de la corriente en chorro más rápida que se mueve hacia el oeste de Júpiter. [ 45 ] Durante la misión Juno de la NASA en 2016 , se obtuvieron datos de firma gravitacional e infrarrojo térmico que ofrecieron información sobre la dinámica estructural y la profundidad de la GRS. [ 46 ] [ 44 ] [ 45 ] Durante julio de 2017, la nave espacial Juno realizó un segundo paso por la GRS para recopilar escaneos del radiómetro de microondas (MWR) de la GRS para determinar hasta dónde se extendía la GRS hacia la superficie del H condensado2 Ocapa. [ 44 ] Estos escaneos MWR sugirieron que la profundidad vertical de GRS se extendía hasta aproximadamente240 kmpor debajo del nivel de nubes, con una caída estimada en la presión atmosférica a100 bar. [ 44 ] [ 45 ] Dos métodos de análisis que restringen los datos recopilados fueron elmascon, que encontró una profundidad de~290 km, y el enfoque Slepian que muestra viento que se extiende hasta~310 km. [ 44 ] Estos métodos, junto con los datos MWR de firma de gravedad, sugieren que los vientos zonales de GRS todavía aumentan a una tasa del 50% de la velocidad del nivel de nubes viable, antes de que comience la disminución del viento en niveles más bajos. Esta tasa de disminución del viento y los datos de gravedad sugieren que la profundidad de GRS está entre 200 y500 km. [ 44 ]

Las imágenes y espectroscopia infrarrojas térmicas de Galileo y Cassini del GRS se llevaron a cabo entre 1995 y 2008, con el fin de encontrar evidencia de inhomogeneidades térmicas dentro del vórtice de estructura interna del GRS. [ 45 ] Mapas de temperatura infrarroja térmica anteriores de las misiones Voyager , Galileo y Cassini sugirieron que el GRS es una estructura de un vórtice anticiclónico con un núcleo frío dentro de un anillo ascendente más cálido; estos datos muestran un gradiente en la temperatura del GRS. [ 43 ] [ 45 ] Una mejor comprensión de la temperatura atmosférica de Júpiter, la opacidad de las partículas de aerosol y la composición del gas amoníaco fue proporcionada por imágenes infrarrojas térmicas: se recopiló una correlación directa de las reacciones de las capas de nubes visibles, el gradiente térmico y el mapeo composicional con datos de observación durante décadas. [ 43 ] [ 45 ] Durante diciembre de 2000, imágenes de alta resolución espacial de Galileo, de un área atmosférica turbulenta al noroeste del GRS, mostraron un contraste térmico entre la región más cálida del anticiclón y las regiones al este y oeste del GRS. [ 45 ] [ 47 ]

Vientos en la Gran Mancha Roja según el análisis de los datos del Hubble. En la imagen de falso color de la derecha, el rojo indica vientos más rápidos y el azul, vientos más lentos. [ 48 ]

La temperatura vertical de la estructura de la GRS está restringida a estar entre 100 y 600 mbar , con la temperatura vertical del núcleo de la GRS a aproximadamente 400 mbar de presión siendo 1,0–1,5 K , mucho más cálida que las regiones de la GRS al este-oeste, y 3,0–3,5 K más cálida que las regiones al norte-sur del borde de la estructura. [ 45 ] Esta estructura es consistente con los datos recopilados por la imagen VISIR (VLT Mid-Infrared Imager Spectrometer en el Very Large Telescope de ESO) obtenida en 2006; esto reveló que la GRS estaba físicamente presente en un amplio rango de altitudes que ocurren dentro del rango de presión atmosférica de 80–600 mbar , y confirma el resultado del mapeo infrarrojo térmico. [ 45 ] [ 46 ] [ 49 ] Para desarrollar un modelo de la estructura interna del GRS, el espectrómetro infrarrojo compuesto (CIRS) del instrumento Cassini y las imágenes espaciales terrestres mapearon la composición de los aerosoles de fosfina y amoníaco ( PH3 ,NH3 ) yácido para-hidroxibenzoicodentro de la circulación anticiclónica de la GRS. [ 45 ] [ 50 ] Las imágenes que se recopilaron del CIRS y las imágenes terrestres trazan el movimiento vertical en la atmósfera joviana porPH3 yNH3 espectros. [ 43 ] [ 45 ]

Las concentraciones más altas de PH3 yNHSe encontraron 3 al norte de la rotación periférica de GRS. Ayudaron a determinar el movimiento del chorro hacia el sur y mostraron evidencia de un aumento en la altitud de la columna de aerosoles con presiones que oscilan entre200 y 500 mbar. [ 45 ] [ 51 ] Sin embargo, elNHLos datos de composición 3 muestran que hay un agotamiento importante deNH3 por debajo de la capa de nubes visible en el anillo periférico sur del GRS; esta menor opacidad es relativa a una banda estrecha de subsidencia atmosférica. [ 45 ] La baja opacidad de aerosoles en el infrarrojo medio, junto con los gradientes de temperatura, la diferencia de altitud y el movimiento vertical de los vientos zonales, están involucrados con el desarrollo y la sostenibilidad de la vorticidad. [ 45 ] La subsidenciaatmosférica más fuertey las asimetrías composicionales del GRS sugieren que la estructura exhibe un grado de inclinación desde el borde norte hasta el borde sur de la estructura. [ 45 ] [ 52 ] La profundidad y la estructura interna del GRS han estado cambiando constantemente durante décadas; [ 44 ] sin embargo, todavía no hay una razón lógica para que tenga200–500 kmde profundidad, pero las corrientes en chorro que suministran la fuerza que impulsa el vórtice del GRS están muy por debajo de la base de la estructura. [ 44 ] [ 45 ]

Color y composición

Se desconoce la causa del color rojizo de la Gran Mancha Roja. Las hipótesis, respaldadas por experimentos de laboratorio, sugieren que podría deberse a productos químicos generados por la irradiación ultravioleta solar del hidrosulfuro de amonio [ 53 ] y el compuesto orgánico acetileno , que produce una sustancia rojiza, probablemente compuestos orgánicos complejos llamados tolinas [ 54 ] . La gran altitud de estos compuestos también podría contribuir a la coloración [ 55 ] .

La Gran Mancha Roja varía enormemente en tonalidad, desde un rojo casi ladrillo hasta un salmón pálido o incluso blanco. Ocasionalmente desaparece, haciéndose visible solo a través de la Hueca de la Mancha Roja, que es su ubicación en el Cinturón Ecuatorial Sur (CES). Su visibilidad parece estar ligada al CES: cuando el cinturón es de un blanco brillante, la mancha tiende a ser oscura, y cuando está oscuro, la mancha suele ser clara. Estos períodos en los que la mancha es oscura o clara ocurren a intervalos irregulares: entre 1947 y 1997, la mancha fue más oscura en los períodos 1961-1966, 1968-1975, 1989-1990 y 1992-1993. [ 8 ]

Véase también

Referencias

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Lecturas adicionales

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  • Vídeo basado en el sobrevuelo del Perijove 7 de Juno realizado por Seán Doran (ver álbum para más información).