Jupiter, el quinto planeta desde el Sol y el mayor de nuestro Sistema Solar, es un gigante gaseoso compuesto principalmente de hidrógeno, aunque el helio constituye una cuarta parte de su masa y una décima parte de su volumen. Se cree que tiene un núcleo rocoso de elementos más pesados, aunque carece de una superficie sólida bien definida, como los demás planetas gigantes del Sistema Solar. Su atmósfera exterior está definida por una serie de bandas latitudinales, con turbulencias y tormentas a lo largo de sus límites interactuantes. Júpiter es conocido sobre todo por su Gran Mancha Roja, una tormenta gigante que se viene observando al menos desde 1831.
Diagrama de Júpiter, su interior, características superficiales, anillos y lunas interiores. Si Júpiter tiene un núcleo real o si realmente hay hidrógeno metálico en su interior, es actualmente puramente teórico. Crédito de la imagen: Kelvinsong
Ciclones en los polos de Júpiter: Observaciones de Juno
La nave espacialJuno es la última sonda en visitar el planeta y entró en órbita alrededor de Júpiter en julio de 2016. Desde 2017 la Juno ha estado monitorizando los ciclones en el polo norte de Júpiter (uno en el centro y 8 más pequeños a su alrededor, dispuestos en un patrón octogonal), que han permanecido estables durante al menos los últimos 4 años. Aunque se han empleado muchos modelos para explicar tales patrones y estabilidad, estas características siguen siendo un misterio en la astrofísica actual.
Una investigación dirigida por Andrew Ingersoll, catedrático de Ciencias Planetarias del Instituto de Tecnología de California, está arrojando luz sobre estas formaciones excepcionales que tienen lugar en el polo norte de Júpiter y se están comprendiendo características interesantes. Para lograr tal comprensión, los científicos recopilan información sobre los vientos que intervienen en los ciclones y su dinámica, a partir de los datos proporcionados por el instrumento Jovian InfraRed Auroral Mapper (JIRAM) de Juno, que puede detectar detalles de los polos hasta una escala de 180 kilómetros.
A partir de estos datos, los autores determinan características relevantes del sistema, por ejemplo, el perfil de la velocidad azimutal media y la vorticidad representados a continuación, donde vemos que la velocidad media máxima en los ciclones es de 80 m/s, a una distancia radial de r = 1000 km. Los puntos negros son los puntos de datos, mientras que la curva naranja se ajusta mediante un modelo teórico. El pico de vorticidad relativa en el polo también se representa a la derecha en la imagen inferior.
Image from original paper [1]
La mayoría de los modelos utilizados para explicar los ciclones en Júpiter y Saturno se denominan modelos de una y dos capas, que muestran que los vórtices pequeños se fusionan y se convierten en vórtices a gran escala. Los ciclones se desplazan hacia los polos, mientras que los anticiclones se desplazan hacia el ecuador, como ocurre en la Tierra. Sin embargo, sólo uno de estos modelos produce polígonos estables a partir de condiciones iniciales aleatorias, y sólo cuando las longitudes de onda de las perturbaciones aleatorias iniciales son inferiores a 300 km.
Como explica el estudio publicado en Nature Astronomy, un análisis de Fourier de los datos de Juno revela que los flujos con longitudes de onda superiores a 215 km están ganando energía a partir de flujos de menor escala. Se trata de un ejemplo de transferencia de energía a escala superior, razón por la que es importante medir la vorticidad (la capacidad de un flujo para girar) y la divergencia (la salida o entrada de un movimiento o flujo) a escalas mucho mayores que los ciclones principales, para determinar cómo se produce la transferencia de energía a escala superior.
Utilizando otro tipo de modelo basado en ecuaciones de aguas poco profundas, los científicos podrían recrear ciclones que adquieren velocidad y radio máximos y se disponen en diferentes patrones poligonales alrededor del polo, para ver cuáles son más estables.
Los autores de esta investigación descubrieron que los ciclones estables tienen un blindaje (un anillo de vorticidad anticiclónica alrededor de cada uno de los ciclones), mientras que los inestables no. Estudiando la vorticidad dentro y fuera de los grandes ciclones, los autores pudieron comprobar si están apantallados o no. Si el apantallamiento es débil, los vórtices se fusionan y los polígonos desaparecen.
Retos para Detectar la Convección en Júpiter
Otra característica muy importante de la dinámica de fluidos es el proceso de convección. La convección se conoce comúnmente como un tipo de movimiento de un líquido como el agua o un gas en el que el movimiento del fluido no es generado por ninguna fuente externa (ventilador, motores, bombas, etc.) sino porque algunas partes del fluido son más pesadas o calientes que otras. La fuerza motriz de la convección natural es la gravedad, que tira hacia abajo con más fuerza de las partes más densas, mientras que los fluidos más calientes o menos densos ascienden. Esto da lugar a una circulación natural: el fluido de un sistema circula continuamente, con probables cambios en la transferencia de calor y energía. La termodinámica y la mecánica de fluidos estándar esperarían encontrar rastros de convección en el movimiento ciclónico de Júpiter.
Con respecto a la convección, los investigadores tratan de encontrar el tipo de correlación entre la vorticidad y la divergencia de los campos de viento, a escalas de hasta 180 km, esperando encontrar una correlación negativa entre ellas para los planetas en rotación. Utilizando los modelos de aguas poco profundas, comprobaron que la magnitud de la vorticidad es mayor que la de la divergencia, pero no encontraron pruebas concluyentes de la correlación entre ambas, por lo que sigue faltando una firma convincente de convección, que habría ayudado a explicar cómo se utilizaba el calor para alimentar los ciclones.
Como afirman los autores de este estudio, aún queda mucho por hacer para comprender las notables características halladas en Júpiter. También apuntan la posibilidad de que sea necesaria una nueva física para explicarlas.
Ciencia Unificada en Perspectiva
Toda la literatura científica trata la convección y la circulación como un fenómeno macroscópico, es decir, que ocurre a escalas mayores que los átomos. Al mismo tiempo, muchas características del reino atómico siguen siendo un misterio. Cuestiones fundamentales como «cuál es la fuente del espín en las partículas subatómicas, o por qué el protón nunca decae, o qué es en realidad el zitterbewegung (un temblor a la velocidad de la luz en el camino del movimiento de las partículas predicho por la ecuación de Dirac)…» y otras más, siguen sin resolverse…
Del mismo modo, en el otro lado de la escala. A nivel cosmológico, el 96% del Universo está compuesto por una masa oscura y una energía oscura desconocidas y aún no detectadas …
Evidentemente, falta algo ENORME en nuestra comprensión de la fisicalidad que nos rodea. En los modelos de la física moderna falta un mecanismo fundamental que se propague desde la diminuta escala de Planck y llegue hasta la escala universal.
¿Y si existieran flujos a escala de Planck en el interior de los átomos, y si los átomos fueran el resultado de los mismos procesos -circulaciones y vórtices- que ocurren a nivel micro e inferior? En otras palabras, ¿y si la fuente y el mecanismo últimos estuvieran impulsados por la termodinámica y la vorticidad del propio espaciotiempo, que producen todos estos fenómenos como propiedades emergentes del plasma del vacío cuántico?
Uno de los principales problemas de la física es la falta de una fuente para el espín y la masa. El espín debe añadirse a mano en las ecuaciones de la mecánica cuántica; por lo tanto, se trata como un comportamiento no clásico. Y la fuente de masa no se explica satisfactoriamente por el mecanismo de Higgs, que sólo puede explicar menos del 2% de la masa.
Al considerar adecuadamente las fluctuaciones del vacío (su estructura, ordenamiento y dinámica), Nassim Haramein ha resuelto la mayoría de los problemas fundamentales de la física moderna, tanto a escala cuántica [1,2,3] como cosmológica [4]. El modelo holográfico generalizado da una solución cuantizada a la gravedad y la masa, llegando a la conclusión de que todo surge del plasma del vacío cuántico, que no está compuesto de «fluctuaciones aleatorias de energía», como suponen las teorías actuales. En su lugar, el plasma del vacío cuántico tiene múltiples fases, unas más ordenadas que otras, y como se explicará en detalle en el próximo artículo [5], es la termodinámica y la dinámica de fluidos de este plasma compuesto por partículas Planck (acuñadas por Haramein como Unidades Esféricas Planck) lo que da lugar a todas las partículas, fuerzas y campos conocidos.
¡Es la estructura del espaciotiempo girando la que produce la vorticidad y la termodinámica en primer lugar! Los modelos de convección no podrán explicar plenamente la estabilidad de los vórtices geomagnéticos hasta que se tengan en cuenta las fluctuaciones del vacío espaciotemporal…
Nassim HarameinReferencias
[1] Ingersoll, A.P., Ewald, S.P., Tosi, F. et al. Vorticity and divergence at scales down to 200 km within and around the polar cyclones of Jupiter. Nat Astron (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01774-0
[2] Haramein, N. (2012). Quantum Gravity and the Holographic Mass, Physical Review & Research International, ISSN: 2231-1815, Page 270-292
[3] Val baker, A.K.F, Haramein, N. and Alirol, O. (2019). The Electron and the Holographic Mass Solution, Physics Essays, Vol 32, Pages 255-262.
[4] Haramein, N & Val Baker, A. K. F. (2019). Resolving the Vacuum Catastrophe: A Generalized Holographic Approach, Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, Vol.05 No.02(2019), Article ID:91083, 13 pages
[5] Alirol. O., and Haramein, N. Scale Invariant Unification of forces, fields, and particles in a quantum vacuum plasma (coming out soon).
