Cómo obtuvo Júpiter sus franjas

Un equipo de físicos mostró en el laboratorio como habría obtenido Júpiter sus bandas. Las bandas serían producidas por la acción de la gravedad por sus lunas.

En un experimento de laboratorio (en el recuadro), las mareas
producen falsas rayas que se asemejan a las del planeta Júpiter.

Júpiter y otros planetas gigantes gaseosos están cubiertos de polo a polo con franjas -o bandas-, pero los astrónomos no saben exactamente cómo surgen. Ahora, un equipo de físicos informa que las bandas de Júpiter pueden estar producidas, en parte, por mareas -un resultado del tirón gravitatorio de sus más de 60 lunas- gracias a una muy simple recreación en laboratorio del planeta gaseoso.

Júpiter está 'rayado' con los conocidos como vientos zonales: amplias franjas que corren en paralelo al ecuador del planeta en las cuales los vientos predominantes soplan a distintas velocidades. Durante décadas, los científicos han quedado desconcertados por no saber exactamente de dónde proceden estos vientos, y el patrón en bandas que producen. "Incluso tras 40 años, sigue siendo un tema activo", dice Peter Rhines, oceanógrafo de la Universidad de Washington en Seattle. Los investigadores normalmente piensan que los vientos zonales surgen a partir de la convección, la tendencia de los gases más calientes a elevarse y de los fríos a caer, dice, aunque no están de acuerdo en si la convección que produce las bandas alcanza el núcleo del planeta, o si tiene lugar sólo cerca de la superficie.

Pero tal vez la convección no tiene nada que ver con eso, argumentan Andreas Tilgner, geofísico de la Universidad de Göttingen, en Alemania, y sus colegas del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia en la Universidad de Aix-Marseille. Su idea es la siguiente: Júpiter o cualquier otro planeta gaseoso son básicamente son esfera de fluidos que giran sobre un eje. Y el repetido tirón de marea de, digamos, una luna orbitando puede causar que el fluido se organice de una forma particular. En concreto, forma zonas cilíndricas, o "columnas", una dentro de otra, fluyendo alrededor del eje del cilindro a distintas velocidades. Donde las zonas cilíndricas intersectan la superficie de la esfera, producen bandas que van en horizontal al ecuador de la esfera, muy similares a las que se ven en los planetas gaseosos. Hace dos años, Tilgner estableció las matemáticas de la teoría. Ahora, él y sus colegas han demostrado experimentalmente que funciona.

Para crear un falso planeta gaseoso, los investigadores ahuecaron un vacío esférico en un cilindro de silicio y lo llenaron con agua, que imita el gas que forma los gigantes gaseosos. Condimentaron el agua con copos de plástico asimétricos, que se alineaban con el flujo y reflejaban luz láser más en una dirección que en otra, permitiendo a los investigadores fotografiar el flujo. Tilgner y sus colegas luego pusieron el cilindro en rotación y aplicaron mareas artificiales. Un efecto de, tal vez, una luna en órbita, es que la marea deforma ligeramente a un planeta esférico, haciéndolo oval con un extremo apuntando hacia la luna y el otro en sentido contrario. Para reproducir tal efecto, el equipo extendió el cilindro entre un par de ruedas, las cuales podían rodear el cilindro a distintas velocidades de la que el cilindro gira sobre su eje.

Y el equipo encontró lo que esperaba. Para ciertas velocidades a las que el cilindro giraba y las ruedas lo rodeaban, el flujo se fracturaría en distintas columnas cilíndricas y daba al falso planeta una apariencia en bandas, como informan los investigadores en un partículo publicado en Physical Review Letters. En el caso de Júpiter, las mareas eran pequeñas, señala el autor principal Cyprien Morize, que está ahora en el CNRS en la Universidad de París-Sud 11, en Orsay, "por lo que las mareas no son toda la historia, son sólo parte de ella". Pero podrían desempeñar un papel más importante en lunas de Júpiter como Ío o Europa.

"Creo que es una idea genial y definitivamente merece la pena comprobarla en más detalle", dice Adam Showman, científico planetario en la Universidad de Arizona en Tucson. No obstante, para determinar si se aplica a Júpiter, los investigadores tendrían que extrapolarlo a las condiciones hidrodinámicas de allí, señalan. Y Rhines está de acuerdo con Morize en que la idea es probablemente más aplicable a cuerpos como las lunas de Júpiter. No obstante, advierte, en un experimento simple como éste, casi cualquier tipo de agitación será suficiente para producir tales flujos cilíndricos. Por lo que los resultados difícilmente descartan otras explicaciones para las bandas.

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