El misterio de las diferencias extremas entre los vórtices polares de Júpiter y los de Saturno

A lo largo de los años, las sondas espaciales que han visitado Júpiter y Saturno han observado patrones climáticos desconcertantes en los polos de dichos mundos. Estos dos gigantescos planetas gaseosos albergan tipos muy diferentes de vórtices polares, que son enormes remolinos atmosféricos que giran en las regiones polares de cada planeta. En Saturno, un único vórtice polar masivo parece coronar el polo norte con una curiosa forma hexagonal, mientras que en Júpiter, un vórtice polar central está rodeado por ocho vórtices más pequeños.

Dado que ambos planetas son similares en muchos aspectos (tienen aproximadamente el mismo tamaño y están compuestos en su mayor parte por los mismos elementos químicos, como el hidrógeno y el helio), la marcada diferencia en sus patrones climáticos polares ha sido un misterio durante mucho tiempo.

Ahora, unos científicos han identificado una posible explicación de cómo pudieron forjarse las diferencias entre estos dos sistemas meteorológicos. Sus hallazgos podrían ayudar a conocer no solo los patrones climáticos superficiales de esos planetas, sino también lo que existe bajo las nubes, en las profundidades de su interior.

El estudio lo han realizado Wanying Kang y Jiaru Shi, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

Esta imagen 3D infrarroja del polo norte de Júpiter muestra un anillo de 8 vórtices que rodean un ciclón central. (Foto: NASA JPL / Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM)

A diferencia de Júpiter, Saturno tiene un único pero enorme vórtice, con una llamativa forma hexagonal, que ocupa su polo norte. (Foto: NASA JPL / Caltech / SSI / Hampton University)

Kang y Shi han realizado simulaciones por ordenador sobre cómo se pueden formar vórtices con patrones tan específicos a partir de estímulos aleatorios en un planeta gigante gaseoso. Entre una amplia gama de posibles configuraciones planetarias, el equipo descubrió que, en algunos casos, las corrientes se fusionaban en un único gran vórtice, similar al de Saturno, mientras que otras simulaciones producían múltiples remolinos, menos grandes, similares a los vórtices de Júpiter.

Tras comparar las simulaciones, el equipo descubrió que los patrones de vórtices, y más específicamente el que un planeta desarrolle un solo e inmenso vórtice o, por lo contrario, varios vórtices de tamaño menor, dependen de una propiedad principal: la "blandura" de la base del vórtice, la cual está relacionada con su estructuración interior. Un vórtice individual es comparable a un cilindro giratorio que rueda a través de las múltiples capas atmosféricas de un planeta. Cuando la base de este cilindro giratorio está hecha de materiales más blandos y ligeros, cualquier vórtice que se desarrolle solo puede alcanzar un tamaño determinado. El patrón final puede entonces dar lugar a múltiples vórtices más pequeños, similares a los de Júpiter. Por el contrario, si la base de un vórtice está hecha de materiales más duros y densos, puede crecer mucho más y posteriormente engullir otros vórtices hasta conformar un único vórtice masivo, similar al gigantesco hexágono de Saturno.

En resumen, dependiendo del grado de blandura y densidad del fondo de cada vórtice, este crecerá hasta un tamaño gigantesco engullendo a cualquier otro en su zona, o, por el contrario, crecerá hasta un tamaño más modesto que le permitirá coexistir con otros de su tipo.

El estudio se titula “Polar vortex dynamics on gas giants: Insights from 2D energy cascades”. Y se ha publicado en la revista académica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). (Fuente: NCYT de Amazings)