domingo, 6 de junio de 2010

¿Cómo podría comportarse la atmósfera de un exoplaneta?

Actualmente son muy escasos los datos que tenemos sobre atmósferas de exoplanetas. Pero podemos explorar en detalle cómo podrían ser estas atmósferas basándonos en ejemplos de nuestro propio Sistema Solar y en las diversas teorías formuladas y propuestas.
Con las tecnologías actuales podemos conocer datos claves de los exoplanetas como son el flujo solar que reciben, su tamaño y su periodo de rotación. También se espera que el telescopio espacial James Webb nos ayude a calcular estos factores claves en aquellos casos en los que con la instrumentación actual no se ha podido profundizar más. Todos estos datos permiten calcular unas estimaciones bastante sólidas sobre el comportamiento de las atmósferas de los exoplanetas que esperemos poder confirmar a medida que avance la tecnología.
Tratar de determinar el comportamiento de la atmósfera de un Júpiter caliente, es decir, de un gigante de gas que se encuentre muy cerca de su estrella, y que presente un acoplamiento de marea o una lenta resonancia orbital, es muy complicado ya que no tenemos precedentes aquí en el Sistema Solar.
Pero Venus, aunque no está sometido al acoplamiento de mareas,tiene una rotación muy lenta, durando su día 243 días terrestres, por lo que su dinámica coincide prácticamente con la de un planeta que presenta acoplamiento de mareas con respecto a su estrella.
Curiosamente, la atmósfera superior de Venus sufre una "súper-rotación", lo que significa que gira en la misma dirección del planeta pero mucho más rápido. En este caso estos vientos se mueven a una velocidad de sesenta veces la del planeta. Una teoría dice que esta velocidad se debe al gradiente de temperaturas que existe entre los dos lados del planeta, es decir entre su día y su noche. En este enlace podéis consultar otra teoría que explica esta "súper-rotación".
En el lado inverso se encuentra la Tierra con su rápida rotación, lo que provoca que la diferencia de temperaturas entre el día y la noche sea mucho menor. La meteorología de nuestro planeta se ve fuertemente influenciada por la rotación real de la Tierra y también por el gradiente de temperaturas entre el ecuador y los polos. El resultado de esta combinación es el conocido efecto Coriolis, con su famoso giro hacia la izquierda en el hemisferio norte y en sentido antihorario en el sur.
Y por supuesto tenemos gigantes de gas, incluso si no están calientes. Al estar tan lejos del Sol, los gradientes de temperaturas debidos al día y a la noche y a las diferencias de temperatura entre los polos y el ecuador tienen poca influencia en la circulación atmosférica de nuestros gigantes de gas.
Júpiter y Saturno presentan diferentes bandas en sus atmósferas que separan diferentes zonas de flujos turbulentos debido a que radio excede la escala de Rhines. Urano y Neptuno, con un radio menor, permiten que sus atmósferas circulen como un todo continuo sólo mostrando dos bandas en sus polos.
La escala de Rhines aplicada a los planetas gigantes de gas del Sistema Solar predice que la circulación atmosférica en los planetas de gran radio (Júpiter y Saturno) se fragmenta en diferentes bandas, no ocurriendo este fenómeno en planetas de radio más pequeño (Urano y Neptuno). En la siguiente imagen podéis ver un esquema de esta escala aplicada a nuestros cuatro gigantes de gas.

 En parte porque está más frío, pero sobre todo porque es más pequeño, la atmósfera de Neptuno tiene un flujo mucho menos turbulento que el de Júpiter, lo que en cierta medida explica también porque los vientos de su estratosfera son los más rápidos del Sistema Solar.
Todos estos factores son útiles para tratar de determinar cómo se comporta la atmósfera de un Júpiter caliente. Estando tan cerca de su estrella, lo más probable es que estos planetas presenten una acoplamiento de mareas,por lo que el principal motor de la circulación atmosférica será, como en Venus, el gradiente de la temperatura entre la cara iluminadas y la cara nocturna. Así que una súper-rotación de la estratosfera, circulando mucho más rápido que las partes internas del planeta, es plausible.
A partir de aquí, se sugiere que la combinación entre la rápida velocidad del viento y la lenta rotación del planeta hace que la escala Rhines para exoplanetas cercanos a su estrellas será más grande que un radio planetario del tamaño de Júpiter, por lo que habrá menos flujo turbulento y la atmósfera superior podría circular como una, sin romperse en las bandas múltiples que vemos en Júpiter.

Más información en el enlace y artículo completo aquí.

4 comentarios:

  1. Gracias por el artículo!. Entre la desaparición de la banda de Júpiter, y tu artículo sobre la atmósfera de Venus me había entrado curiosidad por los Jupiters calientes, así que me ha venido al pelo. En el foro escribí sobre el funcionamiento de las bandas de Júpiter , pero no sabía lo de la escala de Rhines... me lo miraré ;). Aguur!

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  2. El problema de la escala de Rhines es que para comprenderla completamente se necesitan conocimientos de física. Por ello, no quise ampliar más esta información aunque me lo planteé en un primer momento al ser una escala poco conocida.

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  3. Idefix, acabo de leer el foro y me ha parecido muy interesante. Además creo que das cuenta de la gran dificultad que existe hoy en día para explicar estos fenómenos que ocurren en las bandas. Tengo alguna entrada más que habla de este asunto. Puedes encontrarlas fácilmente si consultas la etiqueta relativa a Júpiter de este blog. Otra opción es estar atento a los artículos que publican en la Sociedad Planetaria: http://www.planetary.org/blog

    Un saludo.

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  4. Algunos de los artículos ya los tenía fichaos, pero el blog no lo conocía, y tiene buena pinta... gracias!.

    Kepa.

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