domingo

ATOMOS O CUERDAS


La teoría de cuerdas es, probablemente, uno de las hipótesis más intrigantes del mundo de la ciencia. Es un intento por explicar todo lo que podemos observar en el universo. Con el paso de las décadas, ha ido evolucionando, y ha pasado por momentos de mayor y menor popularidad. Pero… ¿en qué consiste exactamente?

Para poder explicar la teoría de cuerdas, hace falta embarcarse en un pequeño viaje por la historia de nuestra ciencia. Concretamente, tendremos que viajar hasta 1919. Es en ese momento cuando nos encontramos con un físico alemán: Theodor Kaluza. Quizá su nombre no te resulte especialmente conocido, pero tuvo una idea que, a priori, sonaba bastante descabellada: el universo podría tener más de 3 dimensiones.

¿Cómo se le ocurrió esta posibilidad? Sólo hace falta retroceder unos años más, a 1907, para dar con la respuesta. Obtuvo la inspiración del mismísimo Albert Einstein. A principios del siglo pasado, el genial físico ya había planteado su famosa teoría de la relatividad. Pese a su popularidad, y por raro que parezca, en su época, el proyecto de Einstein para entender la gravedad parecía no tener mucho sentido. A fin de cuentas Newton, en el siglo XVII, ya nos había explicado el movimiento de los planetas, por qué caían las manzanas de los árboles, etc…

Sin embargo, Einstein buscaba un enfoque diferente. Quería entender cómo funcionaba la gravedad. ¿Cómo podía ser que el Sol, a 150 millones de kilómetros de distancia de la Tierra, fuese capaz de ejercer su gravedad? ¿Cómo la transmitía a través de un espacio vacío e inerte? En cierto modo, podemos decir que Einstein descubrió que el espacio, en ausencia de materia, es como una superficie completamente lisa.

Si hay algo que tenga masa, el espacio se curva. Esa curvatura comunica la gravedad. Lo mismo se aplica a la Tierra. La imagen que acompaña este párrafo sirve para ilustrarlo. Imagina que la esfera del centro es el Sol o la Tierra y, la esfera que gira es respectivamente, la Tierra o la Luna. Es la curvatura del espacio la que hace que el objeto se mueva a su alrededor. Como si siguiese el camino a través de un valle.

La idea de Einstein era elegante y funciona. Hizo que se convirtiese, seguramente, en uno de los grandes científicos de nuestra historia. El hallazgo del genial físico hizo que Kaluza comenzase a pensar. Ambos buscaban una teoría unificada (también llamada teoría del todo, es la misma idea). Es decir, una teoría que fuese capaz de describir todas las fuerzas fundamentales del universo. Algo así como una ecuación maestra. Una llave para abrir todas las puertas.

Theodor Kaluza entendió que Einstein había sido capaz de describir la gravedad como un conjunto de curvas y deformaciones en el espacio-tiempo. Así que intento hacer lo mismo con la otra fuerza que se conocía en aquella época: la electromagnética. En la actualidad conocemos más, pero la fuerza electromagnética es, básicamente, la responsable de cosas como la electricidad o la atracción magnética. Kaluza pensó que podría hacer lo mismo. Explicar la fuerza electromagnética como curvas y deformaciones.

Pero… ¿en qué? Einstein ya había usado el espacio-tiempo para explicar la gravedad. ¿Qué otra cosa podía ser la responsable de transmitir la fuerza electromagnética? No parecía haber nada más. Kaluza propuso que podía haber dimensiones extra. Es decir, para poder describir una fuerza más, quizá fuese necesario añadir una dimensión más al universo. Así, tendría cuatro dimensiones físicas y el tiempo (que siempre tratamos como una dimensión más).

Lo más curioso es que, cuando se puso a escribir las ecuaciones que explicaban esas curvas y deformaciones de un universo de 4 dimensiones (en vez de 3) se encontró con las mismas ecuaciones de Einstein para la gravedad. Hasta aquí, todo normal. Pero había una más. Una ecuación que era, exactamente, la misma que los científicos ya conocían para describir la fuerza electromagnética. Eso sí, que todo pareciese cuadrar, no quería decir que Kaluza hubiese dado con la clave.

Porque, cabe preguntarse otras cosas. Si el universo tiene más dimensiones… ¿dónde están? No las podemos ver a nuestro alrededor. Del mismo modo, ¿esta teoría funciona si la aplicamos con detalle a todo lo que nos rodea? La respuesta a la primera pregunta llegó unos años después, en 1926. Se le ocurrió a un físico sueco: Oskar Klein. Sugirió que quizá haya dos tipos de dimensiones. Unas grandes y fáciles de ver, y otras mucho más pequeñas, rizadas y enrolladas sobre sí mismas.

Serían tan pequeñas que, a pesar de estar alrededor nuestro en todas partes, no podemos verlas. El razonamiento puede parecer difícil de entender, pero tiene su sentido. Imaginemos que tenemos un cable, visto desde la distancia. Podríamos decir, sin dificultad, que desde nuestra perspectiva, el cable es un objeto unidimensional. Pero no es así. Sabemos que tiene algo de grosor y altura. Es más. Para las hormigas, ese grosor y altura son perfectamente accesibles.

Para ellas, el cable es un objeto completamente tridimensional. Así que la idea de Klein viene a ser algo parecido, solo que en una escala muchísimo más pequeña que lo que podemos imaginar. De tal manera que, si fueses una hormiga increíblemente pequeña, podrías moverte por la escala más pequeña del espacio-tiempo y ver esas dimensiones extra, enrolladas sobre sí mismas, como el grosor de ese cable. De esta manera, la primera pregunta podría tener una respuesta que parece bastante plausible.

Pero, ¿y la otra pregunta? ¿Funciona la idea de Kaluza si la aplicamos al mundo real? La respuesta es que no. En aquella época, con el conocimiento que tenían, con el trabajo de Kaluza, Einstein y otros científicos, descubrieron que no eran capaces de obtener cosas como la masa de un electrón. Así que esta idea de explicar el universo con una teoría unificada fue cayendo en el olvido a mediados del siglo XX (hacia los años 40).

Pero no llegó a caer en el olvido absoluto. En las últimas décadas del siglo XX, volvió a resurgir de una forma diferente: la teoría de supercuerdas. La teoría de supercuerdas va un paso más allá de lo que pensaba Kaluza. Los científicos (hablamos de científicos de nuestra época, personas como Brian Greene, que están trabajando en este campo) se hicieron una pregunta relativamente simple… ¿cuál es el elemento más pequeño, indivisible, inseparable (y todos los “in” que se te puedan ocurrir) que componen el mundo que nos rodea?

Imaginemos que tenemos una pelota de fútbol. La observamos en su tamaño más pequeño posible. Es decir, vamos descendiendo y llegamos a los átomos. Probablemente sepas que los átomos no son la unidad más pequeña que podemos observar. Están formados por partículas aún más pequeñas. En su nivel más esencial, tenemos fermiones y bosones. No voy a hablar de qué son. Pero sí diré que un protón, por ejemplo, está compuesto de quarks (un tipo de fermión).

Concretamente, dos quarks arriba y un quark abajo. El neutrón está formado por un quark arriba y dos quarks abajo. La cosa es que no hemos sido capaces de observar más allá del quark. Es decir, ahí termina lo que sí conocemos. Pero aquí, la teoría de cuerdas nos lleva un pasito más allá. En ella, se plantea que en el interior de los quarks hay algo así como un filamento de energía que vibra. En esencia: una cuerda.

Esas cuerdas, de una forma parecida a las cuerdas de un instrumento musical, pueden vibrar de diferentes maneras. Del mismo modo que la cuerda de un instrumento musical produce diferentes notas musicales, las diferentes vibraciones de estas cuerdas producen las diferentes partículas que vemos en el universo. En ese nivel microscópico, esta sería la pieza básica del universo. Sus vibraciones (en diferentes frecuencias) producen diferentes partículas, y esas partículas son lo que vemos en todas partes.

Es una teoría muy elegante. Si funciona, quiere decir que tanto las partículas de la materia como las de las fuerzas fundamentales tienen un mismo origen. Todas tendrían en común esas cuerdas vibratorias. Así que, en un arrebato de locura, o genialidad, pasamos de intentar explicar las fuerzas fundamentales con una única teoría en los años 50… a intentar explicarlo todo en los años 90. Todavía no tengo claro si es una locura o una genialidad.

En cualquier caso, para ver si esta idea tiene sentido hay que probarla. Las matemáticas de esta teoría de supercuerdas no funcionan en un universo con tres dimensiones. Tampoco con cuatro (como el que planteaba Kaluza). Ni con cinco, ni seis, ni siete… Hay que subir hasta las diez dimensiones físicas (y una temporal). Es el único universo en el que funciona. Si ya es difícil imaginar cuatro dimensiones físicas, os invito a no intentar imaginar diez. Da un dolor de cabeza terrible.

¿Qué propósito podrían tener esas dimensiones extra? Científicos como Greene creen que esas dimensiones extra podrían ser una respuesta. Hay una gran pregunta en la física que todavía no tiene respuesta. Podemos decir que nuestro universo se rige por varios números. Cosas como la masa de una partícula, la fuerza de la gravedad, la velocidad de la luz… Hemos medido todos esos números con gran precisión.

Pero… ¿por qué tienen esos valores exactamente? ¿Por qué la luz viaja a casi 300.000 km/s? ¿y por qué la gravedad tiene esa intensidad? Esas dimensiones extra, y la forma que tuviesen, si es que existen (que no es algo que esté ni mucho menos comprobado) podrían determinar cómo vibran las cuerdas de esta teoría. Si fuese así, la forma del universo, sumando todas esas dimensiones, es la que nos diría por qué es como es.

Es una pregunta muy importante. Imagina que tuviésemos una máquina en la que ajustar todos esos parámetros. Cambiar cualquiera de esos valores por poco que sea, nos lleva a un universo en el que, probablemente, no existiría la vida. Es sorprendentemente fácil, con tocar un poco esos valores, producir un universo absolutamente incompatible con la vida. Quizá, incluso incompatible con su propio funcionamiento (un universo que nunca llegase a tener un Big Bang, por ejemplo).

No menciono el universo por casualidad. La teoría de cuerdas nos dejaría explicar cosas como qué pasa en la singularidad de un agujero negro. Pero si de verdad queréis sufrir un poco, la imagen que acompaña este párrafo podría ser una representación de esas dimensiones extra, pequeñas y apelotonadas entre sí. También nos dejaría explicar qué sucedió antes del Big Bang (la teoría de cuerdas plantea que pudo ser el resultado de una colisión o fusión de universos). Eso abre la puerta a la existencia del multiverso.

La teoría de cuerdas podría permitirnos cosas como usar un agujero de gusano para viajar a otros universos (eso sí, es un gran “quizá”). El caso es que, de ser así, en un futuro lejanísimo, nos podría permitir escapar del destino último del universo. La teoría de cuerdas podría darnos una forma de viajar a otro universo. Uno que, en ese futuro tan lejano, cuando el cosmos muera, podría permitir que la vida siga avanzando.

En un cosmos nuevo, diferente al que conocemos. Pero, volvamos al presente, ¿cómo sabemos si la teoría funciona? El Gran Colisionador de Hadrones (en Suiza) podría darnos la respuesta. La esperanza de los físicos es que, allí, donde se hace colisionar dos haces de protones con una energía altísima, se pueda observar qué sucede cuando se libera. Si hacemos chocar dos haces con gran energía (moviéndose casi a la velocidad de la luz) y la medimos, podemos comparar la energía antes y después de la colisión.

Si después de la colisión resulta que tenemos menos energía de la que había antes de la colisión la conclusión es que parte de esa energía habría escapado a esas dimensiones extra. De momento, no se ha observado ese resultado. No quiere decir que la teoría de cuerdas esté descartada, ni mucho menos. Quizá no hayamos usado toda la energía necesaria para provocar ese fenómeno. Quizá suceda solo en colisiones con más energía.

La respuesta, en cualquier caso, es posible que la tengamos en el curso de nuestras vidas. Algo que no es demasiado común. Si no es así, si no tenemos una teoría unificada, tampoco será un drama. Quizá tardemos décadas en descubrir una teoría del todo. O siglos. Pero la aventura que nos llevará hasta ella nos dará muchas respuestas, y muchas otras preguntas a las que responder. Es decir, más ciencia.

jueves

UNIVERSO IDA Y VUELTA


El animal racional que surge como una etapa en la historia que nos trae y que ha sido fijada por las condiciones físicas de nuestro Universo, el hombre, siempre ha sido muy curioso. Ha querido ver con el cuerpo y la razón todo lo que hay más allá de su propio sentimiento como individuo. Con los sentidos llegó hasta donde estos llegaban. Poco para la curiosidad y mucho, lo suficiente, para la supervivencia. Llegado el momento en que fue consciente de ello tuvo que idear milagros para lo razonable. Pero la razón es terca y pertinaz. Curiosa y potente. Comenzó a extender los brazos ejecutores de las antenas sensoriales. A la cabeza de ellos, la vista.

Ideó instrumentos para ver en lo alto. Midió cada vez mejor el tiempo. Supo adentrar su pupila hasta el mundo de lo más pequeño. Y no se rindió por no llegar más lejos. Donde sus sentidos no abarcaban… idea la gran herramienta que los prolongó casi hasta el infinito: la abstracción matemática y el cálculo con el que jugaba.

Así, una gran fila de visionarios, extensa desde todos los tiempos, pero que iniciamos con Nicolás Copérnico, que fue quien puso al mundo en su lugar. Galileo, Kepler, Newton, Laplace, Darwin, Maxwell, Einstein, Planck, Schrödinger, Heisenberg, Hubble, Feynman, Guth, Hawking… y sé que me dejo un millar de ellos en el tintero. Una saga que participa en la tramoya de nuestra historia. Con sus neuronas privilegiadas y su voluntad irreductible.

En el legado de la humanidad, la teoría y la matemática. Los instrumentos y la experiencia. Las herramientas con las que imaginamos el nacimiento y devenir posterior de nuestro Universo.

En los primeros pasos nos ayuda la teoría del Modelo Estándar de física de partículas. Un modelo teórico cuyas predicciones se vienen comprobando con exquisita precisión. Conjugando la Física Cuántica de Campos, la Relatividad Especial y los datos que proporciona la medida de lo observado, el Modelo Estándar nos va a acompañar durante la explicación, posible o probable, de los inicios del Cosmos. No en toda su extensión temporal hay que avisar, porque, al igual que no conocemos lo anterior al punto de partida, tampoco conocemos, ni tenemos herramientas para teorizar y poder luego comprobar, acerca de una buena parte de las cosas interesantes y cruciales que sucedieron en los primeros momentos. Corto espacio de tiempo, pero, repito, crucial. A medida que la historia discurre tenemos ya teorías e instrumentos que nos permiten conjeturar, e incluso vivir, las incógnitas de la niebla inicial.

Por tanto: momento anterior al inicial, desconocido; momento fundacional 0/∞, obviamente lo mismo… ¿quién puede meter la cabeza en la incongruencia del cero infinito? Quizás algún día. Sigamos.

Tres constantes físicas fundamentales de nuestro Universo nos definen el primer escenario que creemos poder imaginar. Imaginar, que no medir. Suponemos que este espacio real en un tiempo ya real tendría unas dimensiones físicas exiguas y unas densidades de energía y temperatura gigantescamente inimaginables. Las tres constantes son c, la velocidad de la luz; G, la constante gravitatoria universal; y h, la constante de Plank. Con las tres, y solamente con ellas tres, podemos definir este diminuto y superpotente punto inicial.

Carnet de identidad del espacio-tiempo inicial: en el momento igual a un “tiempo de Planck”, 5,391 x 10-44 segundos, tenía un tamaño de una “longitud de Planck”, 1,161 x 10-35 metros. Almacenaba una energía equivalente a la “masa de Planck”, 2,176 × 10−8 kilos a una “temperatura de Planck” de 1,417 × 1032 K. Por debajo de este tamaño, se cree que el espacio deja de tener sentido. Por debajo de este tiempo no hay tiempo medible. Éste creemos fue el punto de partida. Para saber algo de él, un mundo cuántico de energías einstenianas, tendríamos que saber compaginar teóricamente la mecánica cuántica y la gravedad, cosa muy alejada de nuestras posibilidades actuales. Todo son conjeturas, no hay evidencias de un inicio a partir de una singularidad infinita, ni hay evidencias de que surgiera de un espacio-tiempo espumoso, ni siquiera surgió de la imaginaria idea acerca de un “huevo cósmico primigenio” que explotó.

Lo único que sabemos es que el mundo de Planck que hemos descrito como punto inicial encaja en nuestras teorías como posible punto de partida sobre el que, si se generó un proceso inflacionario, como siguen diciendo nuestras teorías, pudo construirse un mundo frío y en expansión: el que observamos hoy en día.Tras salir del mundo de Planck continuamos en las tinieblas del conocimiento durante una más que reducida época, que culminó cuando la inflación, el Big Bang, terminó. No tenemos medios para acceder experimentalmente al Cosmos de este momento. No podemos inferir nada especial a partir del más profundo banco de datos disponible, como es el espectro de la radiación de fondo de microondas, emitida cuando el Universo tenía unos 380.000 años. No sabemos qué campos ejercerían realmente un papel en este momento. Suponemos que la física que funcionó en aquella época es la que conocemos. Quizás fueran unos momentos fríos y hubo que esperar al final de la inflación para calentar el ambiente. Pero todo son conjeturas. Suponemos que en algún momento de esta época el espacio-tiempo experimentó un gran tirón que lo expandió factores de amplitud gigantescamente impensables. Sólo lo suponemos, aunque tenemos muchas y serias agarraderas de que así tuvo que suceder y que son consistentes con muchas de las cosas que sí podemos observar hoy en día.

¿Y después de la inflación? Suponemos un mundo caliente y cargado de materia-radiación. Pero aunque la teoría que conocemos la podemos aplicar, y de hecho es la que nos propone argumentos para el inicio, desarrollo y salida del Big Bang, no hay forma de poder comprobar si fue así, si las partículas que conjeturamos en este mundo post expansión son exactamente las que nacieron de la gran energía liberada tras el frenado de dicha expansión, o bien son un producto de nuestro raciocinio apto exclusivamente para nuestros libros. Nosotros vemos, encontramos nuevas partículas gracias a que podemos generar estados de suficiente alta energía como para poder colapsar las masas de estas partículas. Pero nuestra joya es el LHC que llega tan sólo a un poco más allá de diez TeV, 1013 eV, ¡cuando en el momento fundacional nos encontrábamos en la historia de un mundo energético que se movía en el entorno de 1028 eV!

Algo se podrá deducir de esta época por el estudio de la información implícita en el mapa de la radiación de fondo de microondas. La dispersión de las singularidades cuánticas generadas en estas épocas, e incluso anteriores. O la existencia de las primeras ondas gravitactorias creadas en aquellos momentos.

Momento t=10-35 segundos tras el Big Bang: inicio de la fase exponencial expansiva. Momento 200 segundos: se generan los primeros núcleos atómicos por la unión de neutrones y protones gracias a que el nivel energético cósmico es ya lo suficientemente bajo, 200 KeV, como para dejar expresarse a la fuerza nuclear fuerte. En el interregno, suponemos que en algún momento se fueron independizando las dos fuerzas nucleares y la electromagnética, y que se fueron creando nuevas partículas, algunas de las cuales pertenecen al acervo cultural básico de la humanidad: protones, neutrones, electrones, neutrinos y fotones,… incluso la partícula de Higgs. Una “eternidad” antes, tiempo 10-14 segundos, las condiciones ya las podemos reproducir en nuestros laboratorios: había llegado el momento a partir del que encontramos ayuda y conocimiento en nuestros instrumentos. Y, como ya hemos comentado, el más potente, el que nos permite ver lo más profundo alcanzable por nuestra tecnología, el LHC. Con poderes en el orden de diez TeV, nos ha mostrado el nacimiento desde el bosón de Higgs de 125 Gev hasta todas las partículas, más aún que la nómina que listé unas líneas más arriba: los fermiones y bosones constituyentes de la materia más cercana a nuestra esencia humana.

No sólo el LHC, sino que también para esta época disponemos de nuestro Modelo Estándar, cuyos resultados teóricos vienen siendo confirmados por los resultados experimentales de nuestros aceleradores de partículas, lo que nos da esperanzas de que este modelo también sea correcto a energías mayores, y por tanto en tiempos más tempranos. Lo cual es una barbaridad, pues este límite del LHC está situado en los 10-14 segundos tras el Big Bang. De allí para acá, ya no nos movemos por una inestable alfombra teórica. Desde este momento podemos tener evidencias de lo que pasó en nuestro joven Universo.

Hemos echado un vistazo a cuán real es lo que podemos saber antes de la nucleosíntesis. Realmente empezamos a sentirnos confortables con la historia que vamos a contar. Después…. Después de la nucleosíntesis estamos mucho, pero que mucho más cómodos. La historia es casi real.

El confort es de tal calibre porque tenemos fuertes evidencias de que nuestras teorías son correctas y de que nuestras matemáticas son superpotentes, y por tanto, sus deducciones exactas. Sabemos aplicar la teoría de la relatividad especial de Einstein y las teorías cuánticas a un mundo post inflacionario, que seguía una curva descendente de temperatura. Con estas teorías se llega a predecir, sobre el papel y el cálculo, qué núcleos de elementos químicos y en que proporción se pudieron producir en tal entorno. Por simplificar: 75% hidrógeno/25% helio… lo demás es marginal. La realidad que observamos se ajusta perfectamente a estas previsiones teóricas. Vamos bien. Tenemos confianza en lo que decimos para estos momentos. Pero vayamos más allá.

Año 380.000 tras el Big Bang. Una temperatura de unos 3000K, ya lo suficientemente baja como para que la atracción electromagnética entre las cargas negativas de los electrones, hasta entonces libres, pudieran unirse a las cargas positivas de los protones o de los núcleos de deuterio o helio, generando los primeros átomos en la historia del Universo. El espacio quedaba libre para que corrieran también libremente los fotones, que hasta entonces se habían estado dando codazos en un tú a tú con los electrones. En las zonas de mayor densidad bariónica los fotones eran más energéticos. En las de menor densidad eran menos energéticos. Lo más glorioso es que hemos podido hacer una foto de la familia fotónica de aquel momento, un reflejo fiel de la distribución de las masas a lo largo de todo el volumen del pequeño universo de hoy en día. Fotones ancestrales, que aún a día de hoy andan por todos los lados a la velocidad de la luz.

A partir de este momento, con la confianza puesta en que el “cielo” se había aclarado, se había vuelto transparente, y con la confianza de que nuestras teorías funcionan, con la confianza de que la gravedad universal tal como la conocemos mueve de la forma que sabemos a los astros celestes, próximos o lejanos, a velocidades terrestres o relativistas, sabemos que sabemos… o que podemos saber. Podemos experimentar lo que pensamos. La sofisticada tecnología de telescopios trabajando en un amplio rango de frecuencias y las infinitas posibilidades que nos brinda la tecnología de espectrometría de la luz nos permite ver más allá de la banda de frecuencias electromagnéticas visibles. Hemos visto cuásares y galaxias de hace unos 200 millones de años tras el Big Bang. De ahí a hoy en día, 13.800 millones después, se extiende un mundo confortable para la ciencia. Con lagunas, sí, pero en el que nos sentimos seguros.

lunes

JUPITER, LO MAS BASICO


Júpiter, el planeta más antiguo del sistema solar, está formado por una gigantesca masa de hidrógeno y helio que ocupa un diámetro de 142.984 kilómetros. Su superficie tiene bandas brillantes y oscuras formadas por fuertes vientos que fluyen en direcciones opuestas a velocidades de 100 metros por segundo. La misión espacial Juno, lanzada en 2011 y en órbita alrededor del planeta desde julio de 2016, ha proporcionado un gran volumen de datos sobre Júpiter que están siendo analizados por la comunidad científica. La revista Nature, ha publicado de forma simultánea este miércoles cuatro de estos estudios para explicar el origen de estas bandas y determinar si se extienden hacia el interior del planeta, una cuestión no resuelta hasta ahora.

En un primer trabajo dirigido por el ingeniero aeroespacial de la Universidad de Roma La Sapienza, Luciano Less, los científicos sostienen que Júpiter presenta un campo gravitacional asimétrico a lo largo de su eje norte-sur. Los datos proceden de pequeñas anomalías observadas en la aceleración de la sonda espacial Juno sobre la órbita elíptica de Júpiter, lo que se conoce como desplazamiento Doppler.

La Gran Mancha Roja

Los cambios de gravedad de polo a polo han sorprendido a los investigadores, que no esperaban este comportamiento en un planeta gaseoso, achatado y que gira a gran velocidad. La explicación, según los autores, estaría en un flujo de vientos atmosféricos e interiores que se extendiesen con una gran masa a gran profundidad. "Estos vientos no permanecen iguales a través del tiempo", ha afirmado a EL MUNDO Luciano Iess. "La Gran Mancha Roja (que es de un tipo diferente de fenómeno) se ha reducido un 30% en los últimos 30 años. Si los vientos cambiasen, también lo haría la gravedad, pero la profundidad permanecería igual", ha añadido.

En un segundo estudio, liderado por el experto en dinámica atmosférica Yohai Kaspi, del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel, se ha calculado que el flujo de esos vientos se extiende a 3.000 kilómetros de profundidad desde la atmósfera de Júpiter, cuya masa han estimado, además, en un 1% de la masa total del planeta. "La asimetría se debe sólo a corrientes de chorro profundas. El interior de cualquier planeta gaseoso no tiene asimetría entre el norte y el sur", ha asegurado Kaspi.

Las famosas bandas de Júpiter no sólo ocupan, por tanto, su superficie, sino que se extienden hacia dentro con fuertes vientos que decaen a medida que aumenta la profundidad, hasta una vigésima parte del radio del planeta, un punto donde la presión es 100.000 veces la de la atmósfera en la superficie de la Tierra.

Por otro lado, científicos de la Universidad de la Costa Azul, en Francia, tras estudiar la gravedad por debajo de los 3.000 kilómetros observados por Kaspi, han descubierto que el interior de Júpiter está compuesto por una mezcla de hidrógeno y helio que rota como lo haría un cuerpo sólido, a pesar de tratarse de un fluido. Esta diferencia de rotación de Júpiter, que se comporta como un gas a nivel atmosférico y como un sólido en profundidad, de debe a la ionización del hidrógeno a alta presión, que produce protones y electrones que se mueven libremente.

El equipo de Guillot espera poder extrapolar estas conclusiones a otros planetas gaseosos, como Saturno, para el que cree que el punto diferencial entre una atmósfera fluida y un centro de comportamiento sólido podría ocurrir a mayor profundidad. "De hecho, debido a que Saturno es menos masivo que Júpiter, necesitamos profundizar para alcanzar la misma conductividad. Por lo tanto, según los resultados de Juno para Júpiter, predecimos que Saturno debería tener un flujo de rotación diferencial tres veces más profundo, es decir, alrededor de 9.000 kilómetros", ha comentado a este periódico Guillot.

Estos tres trabajos han sido condensados en una publicación News & Views de Jonathan Fortney, experto en exoplanetas y director del Laboratorio de Otros Mundos de la Universidad de California, Santa Cruz. El investigador remarca la importancia de la ciencia planetaria comparada y cómo los tres estudios sobre Júpiter pueden ayudar a comprender la dinámica de otros planetas gigantes gaseosos, como Saturno, cuya sonda de observación, la misión Cassini, finalizó en 2017. Fortney también destaca a la posibilidad de que Juno aporte nuevos datos sobre la profundidad de la Gran Mancha Roja de Júpiter o sobre los efectos de las mareas que provocan sus grandes lunas.
Patrones ciclónicos

En un cuarto estudio, llevado a cabo desde el Instituto de Astrofísica y Planetología Espacial de Roma, Italia, el investigador Alberto Adriani y sus colaboradores han descrito los ciclones que se localizan en el polo norte y sur de Júpiter y que forman un patrón poligonal. Los científicos han observado un octágono formado por ocho ciclones que giran alrededor de un ciclón central en el polo norte y un pentágono formado por cinco ciclones alrededor de otro ciclón en el polo sur.

Según Adriani, "estos ciclones son únicos en nuestro sistema solar, pero podrían estar presentes en cada exoplaneta que tenga características similares a las de Júpiter. La simetría de la estructura se debe a su posición alrededor del polo, es decir, justo alrededor del eje de rotación del planeta.

Sin embargo, la razón por la que estas estructuras se mantienen constantes sin fusionarse y se mueven de forma lenta, según sus cálculos, es, de momento, desconocida.