El famoso Hexágono de Saturno puede elevarse sobre las nubes.

El hexágono de Saturno.
Esta fascinante vista muestra el famoso hexágono, ubicado en las nubes que rodean el polo norte de Saturno. Compuesta de datos reunidos por la misión internacional Cassini, esta imagen animada, publicada en 2012, ofreció la primera vista a color del hexágono de Saturno, y fue la primera vista animada que abarcó una sección tan grande de esta parte del planeta (desde el polo norte hasta una latitud de aproximadamente 70 grados norte). El hexágono en sí es un intrigante sistema de corrientes de aire y clima turbulento. A diferencia de los huracanes de la Tierra, el hexágono ha perdurado por décadas, al menos, y no muestra signos de disminuir. También se pueden ver otras características en este marco, especialmente la tormenta blanca en la parte inferior derecha del centro. Aunque empequeñecido por el hexágono, la tormenta sigue siendo colosal: de unos 3.500 km de diámetro, es aproximadamente el doble de grande que el huracán más grande experimentado en la Tierra. Esta vista se ha compilado teniendo en cuenta la rotación de Saturno en sí; cualquier movimiento que se muestre es el del vórtice hexagonal y sus tormentas y características constituyentes, y no la rotación planetaria, y se sitúa directamente sobre el polo norte de Saturno. Comprende observaciones del ultravioleta al infrarrojo, todas las cuales han sido coloreadas para enfatizar las diferencias en la composición atmosférica y la estructura dentro y fuera del hexágono. Los rojos muestran datos infrarrojos, los verdes muestran infrarrojo cercano y los azules muestran ultravioleta. Para el ojo humano, el hexágono aparecería en tonos dorados y azules. Derechos de autor: NASA / JPL-Caltech / SSI / Hampton University.

La misión internacional Cassini de larga duración ha revelado una característica sorprendente que emerge en el polo norte de Saturno a medida que se acerca el verano: un vórtice cálido de gran altura con forma hexagonal, similar al famoso hexágono que se ve más abajo en las nubes de Saturno. Esto sugiere que el hexágono de menor altitud puede influir en lo que sucede arriba, y que podría ser una estructura imponente que abarca cientos de kilómetros de altura.

Cuando Cassini llegó al sistema de Saturno en 2004, el hemisferio sur estaba disfrutando del verano, mientras que el norte estaba en pleno invierno. La nave espacial detectó un vórtice amplio y cálido a gran altitud en el polo sur de Saturno, pero ninguno en el polo norte del planeta.

Un nuevo estudio a largo plazo ha descubierto los primeros destellos de un vórtice polar del norte que se forma en lo alto de la atmósfera cuando el hemisferio norte de Saturno se acerca al verano. Este vórtice cálido se encuentra cientos de kilómetros por encima de las nubes, en una capa de atmósfera conocida como la estratosfera, y revela una sorpresa inesperada.

"Los bordes de este vórtice recién descubierto parecen ser hexagonales, que coinciden con un famoso y extraño patrón de nubes hexagonales que vemos más profundamente en la atmósfera de Saturno", dice Leigh Fletcher de la Universidad de Leicester, Reino Unido, autor principal del nuevo estudio.

"Si bien esperábamos ver un vórtice de algún tipo en el polo norte de Saturno a medida que se calentaba, su forma es realmente sorprendente. O un hexágono ha generado espontáneamente e idénticamente a dos altitudes diferentes, una más baja en las nubes y una alta en el estratosfera, o el hexágono es de hecho una estructura elevada que abarca un rango vertical de varios cientos de kilómetros ".

Esta espectacular imagen de falso color inductora de vértigo de la misión Cassini
de la NASA destaca las tormentas en el polo norte de Saturno. El enojado ojo
de una tormenta similar a un huracán aparece rojo oscuro, mientras que la corriente
de chorro hexagonal de rápido movimiento que lo enmarca es de un verde amarillento.
Las nubes bajas que dan vueltas dentro de la característica hexagonal aparecen en
color naranja apagado. Un segundo vórtice más pequeño aparece en color verde azulado
en la parte inferior derecha de la imagen. Los anillos de Saturno aparecen en azul vivo
en la parte superior derecha. En Saturno, este esquema significa que los colores
se correlacionan con diferentes altitudes en la atmósfera polar del planeta: el rojo
indica profundo, mientras que el verde muestra las nubes que tienen una altitud más alta.
Las nubes altas se asocian típicamente con las ubicaciones de surgencia intensa en
una tormenta. Estas imágenes ayudan a los científicos a conocer la distribución y las
frecuencias de tales tormentas. Los anillos son de color azul brillante en este
esquema de color porque no hay gas metano entre las partículas del anillo y la cámara.
Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / SSI. 1 de noviembre de 2017.



Los niveles de nubes de Saturno albergan la mayoría del clima del planeta, incluido el hexágono polar del norte preexistente. Esta característica fue descubierta por la nave espacial Voyager de la NASA en la década de 1980 y ha sido estudiada durante décadas; es una onda de larga duración potencialmente ligada a la rotación de Saturno, un tipo de fenómeno que también se ve en la Tierra en estructuras como la corriente de chorro polar.

Sus propiedades fueron reveladas en detalle por Cassini, que lo observó en múltiples longitudes de onda, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, utilizando instrumentos que incluyen su Espectrómetro de Infrarrojo Compuesto (CIRS). Sin embargo, al comienzo de la misión, este instrumento no podía asomarse más en la estratosfera septentrional, que tenía temperaturas alrededor de -158 grados centígrados, unos 20 grados demasiado fríos para observaciones infrarrojas de CIRS, lo que deja relativamente poco exploradas estas regiones de mayor altitud. años.

"Un año saturniano abarca aproximadamente 30 años terrestres, por lo que los inviernos son largos", agrega la coautora Sandrine Guerlet del Laboratoire de Métorologie Dynamique, Francia.

"Saturno solo comenzó a emerger de las profundidades del invierno septentrional en 2009, y gradualmente se calentó a medida que el hemisferio norte se acercaba al verano".

Un extraño proceso en la atmósfera de Saturno aceleró este calentamiento: cuando el aire se hundió en el polo norte, el hexágono superior se calentó cada vez más rápido, y el transporte de aire hacia abajo hizo que la abundancia de varias especies menores se concentrara más. El aumento de la temperatura permitió a Fletcher y sus colegas estudiar el vórtice polar en luz infrarroja.

"Pudimos utilizar el instrumento CIRS para explorar la estratosfera septentrional por primera vez, a partir de 2014", agrega Guerlet. "A medida que el vórtice polar se hizo más y más visible, notamos que tenía bordes hexagonales, y nos dimos cuenta de que estábamos viendo el hexágono preexistente a altitudes mucho más altas de lo que se pensaba anteriormente".

En la década de 1980, el programa Voyager de la NASA detectó una extraña característica
en las nubes que se arremolinaban alrededor del polo norte de Saturno: un vórtice hexagonal.
Ese vórtice se muestra aquí con detalles llamativos basados ​​en datos de la misión internacional
 de Cassini que se recopilaron a fines de 2016. Un nuevo estudio basado en observaciones
 del Espectrómetro Compuesto Infrarrojo de Cassini (CIRS) ha descubierto que este vórtice
puede influir fuertemente en las capas de atmósfera por encima, y ​​que en realidad podría e
extenderse a cientos de kilómetros de altura. Al explorar las capas superiores de la atmósfera
de Saturno en esta región, la estratosfera, los científicos han utilizado datos de la Cassini
desde 2013 hasta 2017 para descubrir un vórtice similar ubicado en la estratosfera polar del
 norte de Saturno. Esta vista mira hacia el lado iluminado por el sol de los anillos de Saturno,
 mostrando el cuerpo y el sistema de anillos distintivos y enigmáticos del planeta, y se obtuvo
a una distancia de aproximadamente 1,2 millones de kilómetros de Saturno. La escala de la
 imagen es de 74 km por píxel.
Derechos de autor: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute



"Esto podría significar que hay una asimetría fundamental entre los polos de Saturno que aún no hemos entendido, o podría significar que el vórtice del polo norte aún se estaba desarrollando en nuestras últimas observaciones y siguió haciéndolo después de la desaparición de Cassini", agrega Fletcher. La misión Cassini llegó a su fin en septiembre de 2017.

La presencia de un hexágono en la estratosfera septentrional de Saturno, cientos de kilómetros por encima de las nubes, sugiere que hay mucho más que aprender sobre la dinámica en juego en la atmósfera del gigante gaseoso.

Una estructura hexagonal única e imponente que se extienda a través de la atmósfera sería poco probable dado que las condiciones del viento cambian considerablemente con la altitud. Sin embargo, al investigar las propiedades atmosféricas en la región norte, Fletcher y sus colegas también determinaron que las ondas como el hexágono no deberían poder propagarse hacia arriba, sino que deberían quedar atrapadas en las nubes, como se pensaba anteriormente.

"Una forma en que la 'información' de la ola puede filtrarse hacia arriba es a través de un proceso llamado evanescencia, donde la fuerza de una ola decae con la altura pero es lo suficientemente fuerte como para persistir hasta la estratosfera", explica Fletcher. "Simplemente necesitamos saber más. Es bastante frustrante que solo descubrimos este hexágono estratosférico justo al final de la vida de Cassini".

Comprender cómo y por qué el vórtice polar norte de Saturno ha asumido una forma hexagonal arrojará luz sobre cómo los fenómenos más profundos en una atmósfera pueden influenciar el medio ambiente arriba, algo que es de particular interés para los científicos que intentan descubrir cómo se transporta la energía en atmósferas planetarias.

Se espera que la región polar del norte de Saturno continúe desarrollándose en los próximos años; el hemisferio norte pasó el solsticio de verano en mayo de 2017 y está en camino a su equinoccio de otoño en 2024.

Imagen de autor de la sonda Cassini en Saturno. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

"El hexágono norte de Saturno es una característica icónica de uno de los miembros más carismáticos del Sistema Solar, por lo que descubrir que aún contiene misterios importantes es muy emocionante", dice Nicolas Altobelli, Científico del Proyecto de la ESA para la misión Cassini-Huygens.

"La nave espacial Cassini continuó proporcionando nuevos conocimientos y descubrimientos hasta el final. Sin una nave espacial capaz como la Cassini, estos misterios habrían permanecido inexplorados. Muestra lo que se puede lograr con un equipo internacional que envía un sofisticado explorador robótico a un un destino previamente inexplorado, con resultados que siguen fluyendo incluso cuando la misión en sí misma ha finalizado ".

Nota para editores.
The paper "A Hexagon in Saturn's Northern Stratosphere Surrounding the Emerging Summertime Polar Vortex" by L. N. Fletcher et al. is published in Nature Communications. doi:10.1038/s41467-018-06017-3.

El artículo "Un hexágono en la estratosfera septentrional de Saturno que rodea el vórtice polar emergente de verano", de L. N. Fletcher et al. se publica en Nature Communications. doi: 10.1038 / s41467-018-06017-3.

El investigador principal del espectrómetro de infrarrojo compuesto de Cassini (CIRS) es Michael Flasar (NASA / GSFC, EE. UU.).

Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de NASA, ESA y ASI, la agencia espacial italiana. Puede encontrar más información sobre la misión aquí.

Este estudio fue parcialmente respaldado por el Consolidador del Consejo Europeo de Investigación Grant GIANTCLIMES.

Para más información póngase en contacto:

Leigh Fletcher
Universidad de Leicester, Reino Unido
Teléfono: 0116 252 3585
Correo electrónico: leigh.fletcher@le.ac.uk

Sandrine Guerlet
Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), Francia
Correo electrónico: sandrine.guerlet@lmd.jussieu.fr

Nicolas Altobelli
Científico del proyecto ESA Cassini-Huygens
Agencia Espacial Europea
Teléfono: +34 91 813 1201
Correo electrónico: nicolas.altobelli@esa.int

Para más información sobre el nuevo estudio, visite la historia de la Agencia Espacial Europea aquí:

• Publicado en ESA el 4 de septiembre del 2.018.

Mapas de brillo del Vórtex hexagonal estratosférico en el polo norte de Saturno.
Evolución del polo norte de Saturno.

Estos ocho fotogramas muestran el polo norte de Saturno tal como apareció entre los años de 2013 y 2017, según lo visto por el espectrómetro infrarrojo compuesto (CIRS) en la misión internacional Cassini.

De izquierda a derecha, los paneles datan del 17 de agosto de 2013, 18 de octubre de 2014, 9 de junio de 2016, 20 de septiembre de 2016 (fila superior) y 8 de noviembre de 2016, 12 de febrero de 2017, 17 de abril de 2017, 26 de agosto de 2017 (fila inferior).

Ellos mapean las temperaturas cambiantes en la estratosfera de Saturno, una capa de atmósfera a unos cientos de kilómetros por encima de las cimas de las nubes del planeta, y las muestra en colores que van desde azules más fríos a rojos más cálidos. Los tonos azules corresponden a temperaturas de -138 grados Celsius (135 grados Kelvin) y tonos rojos a -123 grados Celsius (150 grados Kelvin). Los azules más oscuros muestran áreas de datos y defectos faltantes; notablemente, un ciclón polar cálido fue parcialmente oscurecido en el panel obtenido en agosto de 2017.

Los datos fueron recolectados por el instrumento CIRS durante la misión del solsticio de Cassini, la segunda extensión de la nave espacial, que comenzó en septiembre de 2010 y finalizó en mayo de 2017. Para ver correctamente el polo norte del planeta, Cassini observó desde una gran inclinación orbital. La forma hexagonal y el límite del vórtice estratosférico se puede ver en todos los paneles, cada vez más claro y más cálido a medida que pasa el tiempo.

Fecha: 04 de septiembre de 2018, enlace artículo.
Satélite: Cassini
Copyright: NASA / JPL-Caltech / Universidad de Leicester / GSFC / L.N. Fletcher et al. 2018

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