Por muy diferentes que sean los otros mundos, si hay vapor de agua y procesos de convección, sus tormentas eléctricas se parecerán a las nuestras. Es una de las conclusiones que se pueden extraer del trabajo publicado este martes por Ivana Kolmašová y su equipo, del Instituto de Ciencias Atmosféricas de Praga, en la revista Nature Communications.
La investigadora checa, que ya había encontrado semejanzas entre las tormentas de Júpiter y las de la Tierra en un estudio de 2018, ha analizado datos de alta resolución obtenidos durante cinco años por el receptor de radio de la sonda espacial Juno, que se encuentra en una órbita polar alrededor del planeta gigante. Y lo que ha visto esta vez es que los pulsos de radio producidos por las descargas atmosféricas en Júpiter ocurren con separaciones de tiempo de aproximadamente un milisegundo, lo que sugiere características escalonadas de iniciación de rayos similares a las observadas en las tormentas eléctricas en la Tierra.
En otras palabras, la forma en que se desata un rayo en Júpiter puede ser comparable a la que desencadena un rayo dentro de las nubes en la atmósfera de la Tierra. “Hemos analizado las propiedades de los pulsos electromagnéticos registrados durante cinco años y los hemos comparado con las características de las señales repetitivas emitidas por los rayos terrestres”, explica Kolmašová a elDiario.es. “Y hemos encontrado una evidencia sólida de que el proceso de la evolución de la descarga podría ser muy similar en las atmósferas de ambos planetas”.
El proceso de la evolución de la descarga podría ser muy similar en las atmósferas de ambos planetas
En concreto, los autores destacan la similitud de los intervalos de las señales de ondas de radio repetitivas de los rayos jovianos con los terrestres. “Las medidas con resolución de submilisegundos nos permiten sugerir que en las nubes de tormenta jovianas ocurren pasos de extensiones similares después de la iniciación del relámpago, como se observa rutinariamente durante los procesos de iniciación de relámpagos entre nubes en la Tierra”, incide Kolmašová.
Como gotas en un cristal
Francisco Gordillo, investigador del IAA-CSIC especialista en actividad eléctrica en atmósferas planetarias, cree que se trata de un resultado muy interesante porque aporta pruebas de que los rayos de Júpiter se propagan mediante pasos, como sucede aquí. Para entenderlo, propone imaginar el proceso de ionización de la atmósfera como si los filamentos de plasma fueran gotas de agua en un cristal. “Muchas veces sucede que un hilo de agua cae de arriba porque varias se juntan”, indica. “Cuando se junta una gota con otra da un ‘paso’ y a partir de ahí se produce un camino al azar”, que sería la descarga final.
“Lo más relevante es que el artículo proporciona nueva información sobre los mecanismos que pueden generar rayos en Júpiter, mostrando que éste es similar al de la Tierra”, añade Peio Inurrigarro, miembro del equipo de investigación de física espacial y atmosférica del Imperial College de Londres que ha estudiado con detalle la atmósfera de Júpiter. Para Alejandro Luque, investigador del grupo de Plasmas en Atmósferas Planetarias del IAA (TRAPPA), una de las conclusiones más relevantes es “que los procesos no son exclusivos de la composición gaseosa de la Tierra, y que no solo hacen falta oxígeno y nitrógeno” para producirlos.
Similitudes esperables
A juicio de Luque, esta similitud era hasta cierto punto esperable porque las tormentas se producen a presiones similares, aunque Júpiter sea completamente gaseoso y tenga una composición tan distinta. “En la zona en la que se producen estas tormentas se forman nubes de agua, como las de la Tierra, así que cabía esperar que hubiera bastantes similitudes”, señala.
Muchas de las misiones espaciales que han visitado Júpiter han detectado la presencia de rayos en el planeta, subraya Inurrigarro, en referencia a los datos de menor definición recogidos anteriormente por las sondas Voyager 1 y 2, Galileo y Cassini. “Aun así, se conoce poco de los posibles mecanismos que los generan y tradicionalmente siempre se ha asumido que el mecanismo que opera en Júpiter puede ser similar al de la Tierra, requiriendo la presencia de agua en estado sólido y líquido”.
En Júpiter tenemos nubes de vapor de agua y se forman cristales, por lo que las nubes se cargan eléctricamente igual que aquí
Para Gordillo, la clave está en que la física de las nubes es igual en todo el universo y se cumplen condiciones similares, aunque sea en una atmósfera rica en hidrógeno y helio. “Es verdad que la atmósfera de Júpiter es muy distinta a la que tenemos en nuestro mundo; lo que sucede es que en Júpiter tenemos nubes de vapor de agua y se forman cristales, por lo que las nubes se cargan eléctricamente igual que aquí”. La diferencia, además del tamaño de los rayos, que en Júpiter son kilométricos, es que en el gigante gaseoso no hay suelo, aunque se toma como referencia la zona donde la presión de 1 bar (una atmósfera), de modo que los rayos solo se dan entre nubes.
En cuanto al origen de las tormentas, en ambos casos es el calor, aunque en nuestro planeta es por influencia del sol y en Júpiter por el calor interno. “Por eso la mayor parte de las tormentas de la Tierra se dan en zonas tropicales y en Júpiter en las zonas polares”, asegura el especialista. Esto es parte de lo que se había visto ya en un primer análisis de los datos de Juno, en el que se estudiaron también las emisiones de radio de baja frecuencia (los denominados rapid whistlers, en español ‘silbidos rápidos’) generadas por los relámpagos en Júpiter que mostraban una tasa similar de ‘disparos’ a las observadas en tormentas eléctricas en la Tierra.
“En nuestro estudio anterior vimos señales relacionadas con rayos que no se conocían antes y que diferían sustancialmente de los registrados en 1979 por la nave espacial Voyager 1”, detalla Kolmašová. “Encontramos que las tasas de rayos en Júpiter son muy parecidas a las observadas en la Tierra, pero la distribución de los relámpagos en Júpiter difieren, porque la mayoría de los relámpagos jovianos ocurren en latitudes medias y también en regiones polares”.
Esto significaba que las condiciones para una formación de nubes de tormenta en Júpiter y la Tierra eran probablemente muy diferentes, pero este nuevo resultado nos vuelve a mostrar los puntos en los que se parecen, que explican parcialmente por qué cuando vemos las secuencias de destellos en la atmósfera de Júpiter nos recuerdan tanto a las tormentas que ven los astronautas cuando sobrevuelan la Tierra. “Su luminosidad se ha fotografiado muchas veces desde fuera”, señala Gordillo. “Son pequeños puntitos luminosos en la noche de Júpiter; se veía que son más potentes, y del orden de 100 veces más energéticos”.
Este tipo de descargas no se han observado en otros cuerpos como Venus o Titán, con atmósferas igual de diferentes, precisamente por la ausencia de grandes cantidades de vapor de agua. “Esto no quiere decir que haya otras atmósferas con otro tipo de nubes que podrían producir electrificación”, advierte Gordillo. Pero son las nubes de agua de Júpiter, atrapadas entre grandes masas de amoniaco y nubes de hidrosulfuro de amonio, las que hacen que sus tormentas sean tan parecidas a las nuestras. Y en este preciso momento es muy posible que haya centenares de exoplanetas con nubes de vapor de agua en los que se están produciendo descargas similares. Y grandes rayos cruzarán sus cielos como cruzan el nuestro.