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El planeta Saturno muestra en su atmósfera una rica meteorología pero, además, una vez en su largo año de 29.5 años terrestres desarrolla un fenómeno único en todo el Sistema Solar, una gigantesca tormenta conocida popularmente como gran mancha blanca, que crece hasta alcanzar unos 10 000 km, casi el tamaño de la Tierra. La perturbación atmosférica provocada por la tormenta se expande impulsada por los vientos y termina por rodear todo el planeta a lo largo de un anillo de nubes blancas turbulentas. Saturno, un enorme planeta gaseoso sin superficie situado a una distancia de 1500 millones de kilómetros del Sol (diez veces la distancia de la Tierra al Sol) pierde entonces, durante los meses que dura el fenómeno, su pálido semblante de nieblas y nubes amarillentas.
En los últimos 130 años de observaciones telescópicas regulares solo se habían registrado cinco casos de gran mancha blanca, uno por cada año de Saturno. Las tormentas tendían a emerger durante el verano del hemisferio norte del planeta. Dado que el último suceso tuvo lugar en la región ecuatorial de Saturno en 1990, no se esperaba otro evento hasta alrededor del año 2020. Pero por sorpresa, con casi nueve años de adelanto, astrónomos aficionados japoneses anunciaron a comienzos de diciembre de 2010 la aparición de una mancha muy brillante en las latitudes medias del hemisferio norte del planeta, primer signo de la gigantesca tormenta.
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| Desarrollo temprano de la tormenta en Saturno |
En el número 475 de la revista científica Nature, un equipo internacional liderado por el profesor Agustín Sánchez Lavega, de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería en Bilbao de la Universidad del País Vasco (UPH-EHU), presenta los resultados de las observaciones del fenómeno y la primera interpretación del mismo. En este estudio participan además investigadores de la Universidad Europea Miguel de Cervantes de Valladolid, de la Fundació Observatori Esteve Duran de Cataluña, del Observatorio de Calar Alto en Almería, de la Universidad de Oxford en el Reino Unido y del Observatorio de París en Francia. Destaca además el trabajo fundamental realizado por una red internacional de observadores coordinados desde la UPV-EHU que desinteresadamente contribuyen con la toma de imágenes del planeta.
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| La tormenta en Saturno observada con la cámara CAFOS en diciembre de 2010 |
Los datos obtenidos en diciembre de 2010 el Observatorio de Calar Alto proceden del telescopio reflector Zeiss de 2.2 m equipado con el instrumento CAFOS y consistieron en una serie de imágenes en luz roja. Al comparar sobre las imágenes el brillo mostrado por el disco del planeta con el que presentaban los anillos (de intensidad conocida de antemano) se obtuvieron curvas de reflectividad de las nubes a diferentes latitudes, de este a oeste, que permitieron ajustar los datos a modelos de estructura vertical de las nubes de Saturno. Además, durante los últimos meses Calar Alto está efectuando un seguimiento de la evolución de la tormenta por medio de la cámara rápida Astralux acoplada al mismo telescopio.
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| Composiciones de imágenes producidas con la cámara Astralux acoplada al telescopio de 2.2 m de Calar Alto. Al combinar información procedente de distintos filtros se revela la estructura de la tormenta a distintos niveles verticales en la atmósfera de Saturno. |
Esta investigación complementa otra anterior publicada en formato digital el 20 de mayo de 2011 por la revista Science, en el que ha participado también el equipo de la UPV-EHU, y en el que se describen las perturbaciones en el campo de temperaturas y en la composición química que la tormenta ha causado en la alta atmósfera de Saturno.
«A fecha de hoy, más de seis meses después de la erupción de la tormenta, su foco original, aunque debilitado, sigue activo, lo que representa una sorpresa mayúscula y un desafío en la comprensión de estos violentos sucesos meteorológicos», ha declarado Sánchez Lavega, quien lleva años estudiando estos fenómenos.
La formación de estas tormentas parece seguir el ciclo estacional de insolación. Las estaciones en Saturno son muy marcadas, ya que el eje de rotación del planeta está bastante inclinado con respecto a la órbita del planeta, al igual que le sucede a la Tierra. Pero es todo un misterio cómo los cambios en la débil iluminación solar que llega a Saturno, y que apenas penetra unos pocos kilómetros la capa superior de sus nubes de amoníaco, dispara tormentas tan enormes a más de 250 km de profundidad, en las ocultas nubes de agua.
Además, según las observaciones del fenómeno, la irrupción de la columna de gases calientes ascendentes en chorro que da lugar a las nubes blancas visibles, apenas modifica el fluir habitual de los vientos que soplan en dirección de los paralelos de Saturno. Este es un aspecto importante, ya que dos teorías compiten para explicar el origen energético de estos vientos y la variada meteorología de los planetas gigantes gaseosos: o bien la fuente de energía radica en la luz solar y los vientos son «superficiales», o bien el motor se encuentra en el calor interno que surge de Saturno y los vientos son «profundos». Tal y como se publica en el artículo de Nature, y en palabras de los propios investigadores, «nuestros modelos que mejor simulan la tormenta y la subsiguiente perturbación de escala planetaria requieren que los vientos se extiendan en profundidad hasta las nubes de agua, es decir allí donde no llega la iluminación solar. Si es así, este trabajo confirmaría lo ya apuntado en anteriores trabajos nuestros dedicados a Júpiter, el otro planeta gaseoso gigante, y en Saturno, y que señalan a los vientos con origen en la fuente interna de calor».
Más allá de la curiosidad por conocer los procesos físicos que subyacen a la formación de estas gigantescas tormentas en Saturno, el estudio de estos fenómenos permite poner a prueba los modelos que se emplean para en el estudio de la meteorología y del comportamiento de la atmósfera terrestre en un medio ambiente muy diferente e imposible de simular en un laboratorio. Las tormentas de Saturno ofrecen así, en cierto modo, un banco de pruebas de los mecanismos físicos que subyacen a la generación de las tormentas violentas que acontecen en las regiones ecuatoriales y tropicales de la Tierra, o de fenómenos tan cercanos como las llamadas gotas frías.
Images
Composiciones de imágenes producidas con la cámara Astralux acoplada al telescopio de 2.2 m de Calar Alto. Al combinar información procedente de distintos filtros se revela la estructura de la tormenta a distintos niveles verticales en la atmósfera de Saturno. (1.03 MB)
Desarrollo temprano de la tormenta en Saturno. (286 kB)
La tormenta en Saturno, en una imagen tomada con el telescopio espacial Hubble el 12 de marzo de 2011. (1.75 MB)
Imagen de la tormenta comparada con un modelo numérico. (128 kB)
© Observatorio de Calar Alto, julio de 2011