El Hubble sigue el ciclo de vida de las tormentas gigantes en Neptuno.

Las tormentas de Neptuno.

Esta es una imagen compuesta que muestra imágenes de tormentas en Neptuno desde el Telescopio Espacial Hubble (izquierda) y la nave espacial Voyager 2 (derecha). La imagen de Hubble Wide Field Camera 3 de Neptuno, tomada en septiembre y noviembre de 2018, muestra una nueva tormenta oscura (centro superior). En la imagen del Voyager, se ve una tormenta conocida como la Gran Mancha Oscura en el centro. Tiene un tamaño aproximado de 13 000 km por 6 600 km (aproximadamente 8 000 millas por 4 100 millas), tan grande a lo largo de su dimensión más larga como la Tierra. Las nubes blancas que se ven flotando en las proximidades de las tormentas son más altas en altura que el material oscuro. Créditos: NASA / ESA / GSFC / JPL.

En 1989, la Voyager 2 de la NASA pasó por Neptuno, su objetivo planetario final, antes de llegar a los límites exteriores del sistema solar. Era la primera vez que una nave espacial visitaba el mundo remoto. A medida que la nave se acercaba, tomaba fotos de dos tormentas gigantes en el hemisferio sur de Neptuno. Los científicos apodaron las tormentas "The Great Dark Spot" y "Dark Spot 2."

Apenas cinco años después, en 1994, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA tomó imágenes nítidas de Neptuno desde la distancia de la Tierra de 2 700 millones de millas (4 300 millones de kilómetros). Los científicos estaban ansiosos por echar otro vistazo a las tormentas. En cambio, las fotos del Hubble revelaron que tanto el Gran Punto Oscuro del tamaño de la Tierra como el Punto Oscuro 2 más pequeños habían desaparecido.

"Sin duda fue una sorpresa", recuerda Amy Simon, una científica planetaria del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Estábamos acostumbrados a mirar la Gran Mancha Roja de Júpiter, que presumiblemente había estado allí durante más de cien años". Los científicos planetarios comenzaron a construir simulaciones por computadora para comprender la misteriosa desaparición de la Gran Mancha Oscura.

Ahora, como parte del proyecto del legado de las atmósferas externas del planeta (OPAL), Simon y sus colegas están comenzando a responder estas preguntas. Gracias a las imágenes capturadas por Hubble, el equipo no solo ha sido testigo de la formación de una tormenta por primera vez, sino que también ha desarrollado restricciones que señalan la frecuencia y la duración de los sistemas de tormentas.

El nacimiento de una tormenta.

Imagen de autor de las sondas Voyager. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

En 2015, el equipo de OPAL comenzó una misión anual para analizar las imágenes de Neptuno capturadas por el Hubble y detectó una pequeña mancha oscura en el hemisferio sur. Cada año desde entonces, Simon y sus colegas han visto el planeta y monitoreado la tormenta mientras se disipaba. En 2018, emergió una nueva mancha oscura, flotando a 23 grados de latitud norte.

"Estábamos tan ocupados rastreando esta tormenta más pequeña de 2015, que no necesariamente esperábamos ver otra grande tan pronto", dice Simon sobre la tormenta, que es similar en tamaño al Gran Punto Oscuro. “Eso fue una grata sorpresa. Cada vez que obtenemos nuevas imágenes del Hubble, algo es diferente de lo que esperábamos ".

Además, el nacimiento de la tormenta fue captado por la cámara. Mientras analizaban las imágenes del Hubble de Neptuno tomadas de 2015 a 2017, el equipo descubrió que varias nubes pequeñas y blancas se formaron en la región donde luego aparecería el punto oscuro más reciente. Publicaron sus hallazgos el 25 de marzo en la revista Geophysical Research Letters.

Las nubes de gran altitud están formadas por cristales de hielo de metano, que les dan su característico aspecto brillante y blanco. Se cree que estas nubes compañeras flotan sobre las tormentas, de manera similar a la forma en que las nubes lenticulares coronan montañas altas en la Tierra. Su presencia varios años antes de que se viera una nueva tormenta sugiere que las manchas oscuras pueden originarse en la atmósfera mucho más profunda de lo que se pensaba anteriormente.

"De la misma manera que un satélite terrestre terrestre observaría el clima de la Tierra, observamos el clima en Neptuno", dice Glenn Orton, un científico planetario en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, que también se desempeña en el proyecto OPAL. Al igual que los huracanes son rastreados en la Tierra, las imágenes del Hubble revelaron el camino sinuoso de la mancha oscura. En un lapso de casi 20 horas, la tormenta se desvió hacia el oeste, moviéndose ligeramente más lento que los vientos de alta velocidad de Neptuno.

Pero estas tormentas neptunianas son diferentes de los ciclones que vemos en la Tierra o Júpiter. Así son los patrones de viento que los impulsan. Al igual que los rieles que evitan que las bolas de bolos errantes entren en los canales, las bandas delgadas de las corrientes de viento en Júpiter mantienen a la Gran Mancha Roja en un camino establecido. En Neptuno, las corrientes de viento operan en bandas mucho más amplias alrededor del planeta, permitiendo que tormentas como el Gran Punto Oscuro se desplacen lentamente a través de las latitudes. Las tormentas suelen oscilar entre los chorros de viento ecuatoriales hacia el oeste y las corrientes que soplan hacia el este en las latitudes más altas antes de que los fuertes vientos los separen.

Todavía se necesitan más observaciones. "Queremos poder estudiar cómo los vientos están cambiando con el tiempo", dice Simon.

¿Promedio de vida?

Imagen del telescopio espacial Hubble de la NASA. Crédito: NASA/ESA & Hubble.

Simon también forma parte de un equipo de científicos dirigido por el estudiante universitario Andrew Hsu de la Universidad de California, Berkeley, quien señaló la duración de estas tormentas y la frecuencia con la que ocurren.

Sospechan que nuevas tormentas surgen en Neptuno cada cuatro o seis años. Cada tormenta puede durar hasta seis años, aunque la esperanza de vida de dos años es más probable, según los hallazgos publicados el 25 de marzo en el Astronomical Journal.

Un total de seis sistemas de tormentas han sido vistos desde que los científicos se fijaron por primera vez en Neptuno. La Voyager 2 identificó dos tormentas en 1989. Desde el lanzamiento del Hubble en 1990, ha visto cuatro más de estas tormentas.

Además de analizar los datos recopilados por Hubble y Voyager 2, el equipo realizó simulaciones por computadora que registraron un total de 8,000 puntos oscuros que se arremolinaban en todo el planeta helado. Cuando se combinaron con 256 imágenes de archivo, estas simulaciones revelaron que Hubble probablemente habría detectado aproximadamente el 70 por ciento de las tormentas simuladas que se produjeron en el transcurso de un año y aproximadamente del 85 al 95 por ciento de las tormentas con una vida útil de dos años.

Aún así, las preguntas se arremolinan.

La nave espacial Voyager 2 de la NASA le dio a la humanidad su primer vistazo de
Neptuno y su luna Tritón en el verano de 1989. Esta imagen de Neptuno se produjo a
partir de las últimas imágenes de planetas enteros tomadas a través de los filtros verde
y naranja de la cámara de ángulo estrecho del Voyager 2. Las imágenes se tomaron el
20 de agosto de 1989, a una distancia de 4.4 millones de millas desde el planeta, 4 días
y 20 horas antes del acercamiento más cercano el 25 de agosto. La imagen muestra la
Gran Mancha Oscura y su compañero brillante mancha; en la extremidad oeste se
puede ver la característica brillante de movimiento rápido llamada "Scooter" y la
pequeña mancha oscura. Se observó que estas nubes persistían mientras las cámaras
de la Voyager pudieran resolverlas. Al norte de estos, se puede ver una brillante
banda de nubes similar a la racha polar del sur. En el verano de 2015, otra misión
de la NASA a la zona más alejada del sistema solar, New Horizons, realizará un
primer estudio histórico de Plutón. Aunque fue un vuelo rápido, el encuentro de
New Horizons en Plutón el 14 de julio de 2015, no será una repetición de Voyager,
sino más bien una secuela y un reinicio, con una nueva nave espacial más
tecnológicamente avanzada y, lo que es más importante, un nuevo elenco
de personajes. Esos personajes son Plutón y su familia de cinco lunas conocidas,
todas las cuales se verán de cerca por primera vez el próximo verano.
Crédito de la imagen: NASA.

Las condiciones en Neptuno siguen siendo en gran parte un misterio. Los científicos planetarios esperan estudiar a continuación los cambios en la forma del vórtice y la velocidad del viento en las tormentas. "Nunca hemos medido directamente los vientos dentro de los vórtices oscuros de Neptuno, pero estimamos que las velocidades del viento están en el campo de juego de 328 pies (100 metros) por segundo, bastante similares a las velocidades del viento dentro de la Gran Mancha Roja de Júpiter", dice Michael Wong, un planetario Científico en la Universidad de California, Berkeley. Observa que las observaciones más frecuentes con el telescopio Hubble ayudarán a pintar una imagen más clara de cómo evolucionan los sistemas de tormentas en Neptuno.

Simon dice que los descubrimientos en Neptuno tendrán implicaciones para aquellos que estudian exoplanetas en nuestra galaxia que son similares en tamaño a los gigantes de hielo. "Si estudias los exoplanetas y quieres entender cómo funcionan, primero debes entender nuestros planetas", dice Simon. "Tenemos muy poca información sobre Urano y Neptuno".

Todos están de acuerdo en que estos hallazgos recientes han estimulado el deseo de rastrear a nuestro vecino planetario más lejano con mayor detalle. "Cuanto más sabes, más te das cuenta de que no sabes", dice Orton.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI, por sus siglas en inglés) en Baltimore, Maryland, conduce las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, DC Los investigadores utilizaron los datos adquiridos del Telescopio Espacial Hubble asociado con el programa OPAL y archivados por el STScI.

Para obtener más información sobre Hubble, visite: www.nasa.gov/hubble

Por jennifer leman

El Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, Greenbelt, Md.

Última actualización: 25 de marzo de 2019, enlace publicación.

Editor: Bill Steigerwald