Las sorpresas que encontró la 'Galileo' en Júpiter

El pasado día 7 de diciembre, el módulo sonda desprendido de la nave Galileo penetraba en la atmósfera superior de Júpiter proporcionando, por primera vez en la investigación del Sistema Solar, medidas obtenidas in situ sobre la composición química y la meteorología de este remoto planeta. En reciente conferencia de prensa, y tras un largo paréntesis, acaban de hacerse públicos los primeros resultados de estas investigaciones.Antes de nada, decir que los datos transmitidos por la sonda -llamada suicida- durante los 57 minutos que duró su descenso en la atmósfera de Júpiter (unos 156 kilómetros desde que se abrió el paracaídas hasta los últimos datos enviados al destruirse el artefacto) parecen ser de una alta calidad. Hay que valorar este punto si uno tiene en cuenta que la sonda penetró a unos 170.000 kilómetros por hora, calentándose su escudo protector hasta temperaturas de unos 12.000 grados centígrados y sufriendo una deceleración de 230 veces la de la gravedad terrestre. Pero los sensibles instrumentos de medida resistieron estas condiciones extremas. Aunque preliminares, los análisis revelan aspectos novedosos sobre el planeta y, por extensión, sobre el origen del Sistema Solar.

Uno de los datos que más han sorprendido y que trasciende a los estudios sobre el planeta es el de la composición química de Júpiter. Se supone que este planeta gigante, debido a su gran masa y a las bajas temperaturas existentes en las partes más altas de la atmósfera (consecuencia de su alejamiento del Sol a una distancia media de unos 778 millones de kilómetros), ha sido capaz de retener los elementos ligeros presentes en la nebulosa primigenia de la que se formaron todos los planetas hace unos 4.500 millones de años. Pues bien, justamente uno de esos elementos, el helio, cuya abundancia es muy difícil de determinar a partir de medidas indirectas desde telescopios en la Tierra u orbitales, por tratarse de un gas noble, ha podido ser medido ahora in situ en Júpiter con alta precisión.

Origen del helio

El helio tiene dos orígenes: uno, el producido en el remoto origen del universo tras la Gran Explosión (helio primordial), y otro, el que se produce por fusión en el interior de las estrellas. Hasta la fecha, las medidas de la abundancia de helio en Júpiter coincidían bien con el primordial previsto por el modelo estándar de Gran Explosión, y también con las medidas en las partes externas del Sol (a pesar de que se produce helio en el interior del Sol, éste no aflora al exterior) y con el presente en algunas poblaciones de estrellas lejanas. Galileo nos dice ahora que el helio en Júpiter es tan sólo la mitad del esperado. ¿Cómo ha desaparecido el helio de Júpiter? ¿Se ha precipitado hacia el interior del planeta como, al parecer, sucede en Saturno? ¿0 la nebulosa protoplanetaria contenía menos helio primigenio del esperado?Galileo también ha medido abundancias más bajas de las esperadas de otros elementos como el neón, carbono, azufre y oxígeno. Este último tiene también mucho interés, pues sirve para determinar la cantidad de agua presente en la atmósfera del planeta. El agua es un compuesto importante desde la perspectiva meteorológica.En las regiones más profundas sondeadas por la Galileo (regiones casi siempre ocultas al observador terrestre), las presiones y temperaturas son tales que el agua puede condensar y formar nubes. Durante el proceso de condensación se libera gran cantidad de calor latente, el cual puede constituirse en el combustible necesario para dirigir los violentos movimientos atmosféricos allí observados. Como comparación, baste recordar que la meteorología tropical terrestre está regida en gran medida por una fuente semejante de calor.

Algunos modelos sobre la formación de nubes tormentosas en Júpiter y sobre su dinámica requieren de abundancias de oxígeno (es decir, de agua) de hasta 10 veces la solar. También la interpretación como ondas de gravedad de los anillos en expansión radial observados tras los impactos de los fragmentos del cometa Shoemaker-Levy 9, en julio de 1994, sugerían estas altas abundancias. Ahora la Galileo nos dice que el agua, en el punto de impacto, es al menos diez veces menor. La región ecuatorial en la que penetró Galileo parece ser muy seca. ¿Es, en general, extrapolable este resultado al resto de Júpiter?

Distribución del agua

En esto hay que ser precavidos. A diferencia del helio que se supone bien mezclado en todo Júpiter, el agua podría distribuirse por efecto de la dinámica heterogéneamente en el planeta. Quizás es como si la sonda hubiera penetrado en el Sáhara y d e ahí tratásemos de deducir que la Tierra es muy seca. Las observaciones indirectas del orbitador Galileo en los próximos dos aflos ayudarán a clarificar este aspecto.Si Galileo no ha detectado las nubes de agua, tampoco parece que las de amoniaco y las de bisulfuro amónico (una mezcla de amoniaco y azufre en el hidrógeno), situadas por encima de aquella, sean en esa región todo lo densas que era de esperar. Parece así que la sonda ha penetrado en una región particularmente seca y limpia de nubes de la atmósfera joviana. Algo curioso en un mundo cubierto al ciento por ciento de nubes en toda la extensión.Queda por clarificar además, en base a esas composiciones medidas, al origen de los agentes químicos que colorean de tonos rojizos y ocres las nubes de Júpiter. Es también notoria la ausencia de rayos y descargas eléctricas, que se estima, como máximo, en la décima parte de las presentes en la Tierra. Algo que podría explicarse por la ausencia de nubes de agua productoras de tormentas, fuente a su vez de los rayos.

Dinámicamente, la meteorología de Júpiter es particularmente activa. En la región de entrada de la sonda se han medido temperaturas más altas de las esperadas, así como una alternancia de regiones frías y calientes absolutamente inesperadas. La sonda se ha encontrado, a su paso por estas capas, con una gran turbulencia, en los movimientos de los gases.

Sin embargo, es la alta velocidad de rotación del planeta (el día de Júpiter dura sólo 10 horas) la que hace que los vientos soplen con inusual virulencia a lo largo de los paralelos y esculpan las nubes en franjas paralelas al ecuador. Estos vientos soplan en chorros con dirección alternante hacia el Este y el Oeste según la latitud, de manera que entre ellos se forman gigantescos vértices con circulación cerrada, el más destacado de los cuales es la Gran Mancha Roja. En la latitud de unos siete grados norte, que es por donde ha penetrado la sonda, las observaciones desde Tierra indicaban velocidades para los vientos hacia el Este de unos 360 kilómetros por hora. Galileo ha encontrado que por

debajo los vientos soplan con mayor intensidad, con velocidades de hasta unos 540 kilómetros por hora.Este resultado podría ser fundamental para explicar la circulación atmosférica global en el planeta. Hasta la fecha, dos modelos antagónicos compiten por explicarla. De una parte, el modelo terrestre, según el cual es básicamente la radiación solar y sus diferencias entre ecuador y polo las que controlan los movimientos, en clara analogía con lo que sucede en los planetas terrestres (Venus, Tierra y Marte). En el otro lado se encuentra el modelo astrofísico, según el cual es la fuente de calor interna (que en Júpiter es de un 60% de la solar) la responsable de los vientos.

Las medidas de Galileo, según las cuales la velocidad de los viento crece con la profundidad en regiones en donde la radiación solar no es importante, apoyarían está última hipótesis. En este sentido, Júpiter se parecería más a una estrella que a un planeta.

Seguramente nos esperan más sorpresas en los próximos días, a medida que se avance en el análisis de los datos, y, sin lugar a dudas, en los próximos dos años, durante los cuales se efectuará la exploración detallada de planeta y satélites por el vehículo orbital Galileo. A pesar de los problemas en la nave, los resultados parecen ser de calidad suficiente para dar un gran salto en nuestro conocimiento de Júpiter y sus satélites y del origen del Sistema Solar.

es catedrático de Física de la Universidad del País Vasco.