¿Por qué un hexágono en Júpiter?

La sonda Juno captó en el espectro de infrarrojos la imagen de arriba el pasado 4 de noviembre de 2019. Según algún vocero de la blogosfera esto está relacionado con los judíos. Estupideces aparte, ¿por qué la forma hexagonal?

La sonda Juno entró en una órbita alrededor de Júpiter el 4 de julio de 2016, inicialmente con un periodo orbital de 53 días. La misión estaba planificada para reducir el tamaño de la órbita unos meses más tarde, acortando el período entre los sobrevuelos del gigante gaseoso a una frecuencia de 14 días.

La sonda funciona con la energía solar que captan sus paneles, y el diseño de la trayectoria a seguir en sus sucesivos pasos alrededor de Júpiter aseguraban una continua exposición al sol. Pero los científicos sabían que iba a llegar un día, en el que la órbita iba a tener que cruzar la sombra del planeta gaseoso. Dada su tremendas dimensiones, la nave quedaría privada de luz solar durante 12 horas, tiempo suficiente para que se descargasen sus baterías y se congelase su núcleo, en su sueño del que ya no podría despertar, como le pasó al rover Opportunity.

Los científicos de NASA calcularon que si Juno realizaba una maniobra semanas antes del 3 de noviembre, mientras la nave espacial estaba lo más lejos posible de Júpiter, podría modificar su trayectoria lo suficiente como para esquivar el eclipse. El 30 de septiembre comenzó la propulsión para el cambio de órbita que duró 10 horas y media.

Gracias a esta maniobra, y su correspondiente cambio orbital, la nave pudo captar una agrupación de tormentas en el polo sur de Júpiter. Inicialmente eran 6, agrupadas en forma de pentágono, con una tormenta adicional en el centro.

La agrupación permanecía estable, para sorpresa de los científicos, hasta que una nueva apareció, cambiando la forma de la agrupación a un hexágono.

La pregunta que se hacía este famoso vocero es: ¿Por qué esas formas regulares y no unas aleatorias?

En primer lugar, decir que la formación de formas geométricas en los polos de los gigantes gaseosos no es algo nuevo. Hace algo más de 30 años la sonda Voyager captó una instantánea del polo de Saturno en el que se apreciaba una curiosa forma hexagonal. La sonda Cassini lanzada el 15 de octubre de 1997 con la misión de ampliar los conocimientos sobre el planeta Saturno, ha permitido comprobar a los científicos que esa forma sigue allí.

La razón de la aparición de estas formas es la dinámica de fluidos, algo que todavía no se entiende del todo ya que se desconocen muchas de las variables presentes en esos planetas. A unos 50 kilómetros por debajo de las nubes de Júpiter se cree que puede haber un océano de hidrógeno líquido, hasta una profundidad de unos 15.000 km, a los cuales la presión es tal, que el hidrógeno se comporta como un metal, es decir, sus protones forman una red cristalina y sus electrones se deslocalizan de sus protones.

La superficie líquida se mueve a velocidades distintas que la capa gaseosa externa. La velocidad de rotación de Júpiter es de algo menos de 10 horas. Comparado con la velocidad de rotación de la Tierra (24 horas) es muy alta, y más si consideramos su tamaño. Esto provoca velocidades lineales más alta en la superficie, a medida que se aleja de los polos.

Con todas estas premisas, podemos imaginar que los gases en la superficie de los polos, están sometidos a unas fuerzas muy particulares.

Un equipo de científicos del Niels Bohr Institute comprobaron que al disponer un líquido sobre una plataforma circular girando en un contenedor cilíndrico, se genera un vórtice con formas geométricas. Por desgracia el sitio web ya no está online, pero podemos acceder a él gracias al archivo web.

Colocaban un recipiente circular de líquido, dentro del cual sumergían una plataforma plana que giraba a diferentes velocidades (esto equivaldría a la superficie del planeta). En este enlace podemos ver como habían montado el sistema.

Por suerte, hace unos años me bajé el vídeo que obtuvieron y lo subí a mi canal de youtube.

Dependiendo de la velocidad a la que giraba la plataforma inferior, se obtenían unas formas geométricas u otras.

Hace unos 10 años, científicos de la Universidad de Oxford en el Reino Unido consiguieron reproducir este fenómeno, recurriendo al mismo mecanismo que utilizaban en el Niels Bohr Institute.

Colocaron un cilindro de agua de 30 litros en una mesa de giro lento; el agua representaba la atmósfera de Saturno girando con la rotación del planeta. Dentro de este tanque, colocaron un pequeño anillo que giraba más rápidamente que el cilindro. Esto creó un “flujo” artificial en miniatura que los investigadores siguieron con una tintura verde.Cuanto más rápido rotaba el anillo, menos circular se hacía el flujo verde.

La dinámica de fluidos en Júpiter es similar a esta, y quedará claramente explicada cuando se conozcan todos los parámetros que intervienen en el proceso.