La sonda Juno ha detectado directamente partículas de la atmósfera de Júpiter que se dirigen hacia el espacio a una velocidad suficiente para escapar del planeta.
Júpiter posee una atmósfera dominada por el hidrógeno y un campo magnético muy potente. Cerca de sus polos, este campo guía partículas cargadas que producen, entre otras cosas, vastas auroras. Estas regiones también constituyen un lugar de intercambio entre la alta atmósfera y el entorno magnético del planeta.
Representación artística de la sonda Juno sobre el polo norte de Júpiter, región donde sus instrumentos estudian las partículas cargadas y las auroras.
Crédito: NASA/JPL-Caltech.
Los investigadores siguieron un tipo particular de partícula cargada, llamada H₃⁺. Está formada por tres núcleos de hidrógeno que en conjunto llevan una carga eléctrica positiva. En la atmósfera joviana, aparece cuando la radiación solar o las partículas energéticas ionizan el hidrógeno. Su producción es especialmente intensa en las regiones aurorales.
Hasta ahora, H₃⁺ se estudiaba principalmente a distancia gracias a la luz infrarroja que emite. Este método proporciona información sobre las temperaturas y los movimientos de la alta atmósfera, pero superpone emisiones procedentes de distintas altitudes. Esta vez, Juno permitió medir directamente estas partículas in situ, sobre los polos.
Los instrumentos de la sonda identificaron flujos intermitentes de H₃⁺ a gran altura sobre la ionosfera. Algunas partículas ascendían a una velocidad superior a la necesaria para escapar definitivamente de la atracción de Júpiter. Esta medición confirma, por tanto, que una parte de estos iones escapa realmente del planeta.
Parámetros medidos en varios flujos de H₃⁺ a diferentes distancias de Júpiter.
Fuente: Nature Astronomy, figura de la publicación científica.
¿Cómo se aceleran? Los autores proponen un mecanismo en dos etapas. Las interacciones entre partículas y ondas en el plasma podrían iniciar primero el movimiento ascendente. Después, los campos eléctricos situados sobre la ionosfera acelerarían los iones hasta alcanzar las velocidades observadas.
El fenómeno representa una transferencia de materia y energía entre la ionosfera, la capa superior cargada eléctricamente, y la magnetosfera controlada por el campo magnético joviano. Los investigadores estiman la pérdida en un orden de magnitud de 1026 iones H₃⁺ por segundo. Esta cifra es enorme, pero cada ion es extremadamente ligero.
Esta fuga no significa, por tanto, que Júpiter vaya a perder rápidamente su inmensa atmósfera. Su interés es otro: revela directamente una de las rutas que sigue la materia en las regiones polares. También ayuda a comprender cómo se relacionan las auroras, las corrientes eléctricas y la alta atmósfera.
Un mecanismo comparable podría funcionar en otros planetas que posean una atmósfera rica en hidrógeno, un campo magnético intenso y auroras infrarrojas. Los datos de Juno, disponibles públicamente en los archivos de la NASA, permitirán buscar otros episodios y precisar su frecuencia.