La mañana del 25 de diciembre de 2023, mientras millones de personas compartían desayunos navideños, un grupo de investigadores del Reino Unido recibía un regalo muy diferente: una serie de datos enviados por el telescopio espacial James Webb que mostraban algo inédito en Júpiter. En lugar de las habituales y majestuosas auroras del planeta gigante, lo que captaron los instrumentos fueron destellos que parpadeaban y desaparecían con una rapidez desconcertante. Algunos de estos cambios se producían en apenas tres segundos, algo nunca antes observado a esa escala. Lo que parecía una simple sesión de observación rutinaria del hemisferio norte joviano se convirtió, de pronto, en un fenómeno difícil de explicar.
El hallazgo, liderado por el astrofísico Jonathan D. Nichols, ha sido publicado en la revista Nature Communications bajo el título Dynamic infrared aurora on Jupiter. En él, los autores detallan observaciones obtenidas con la cámara infrarroja del James Webb, que permitieron captar emisiones de aurora infrarroja de H₃⁺ —una molécula clave para entender la atmósfera superior del planeta— con una resolución temporal de tan solo tres segundos. La novedad no fue solo la calidad de la imagen, sino el dinamismo extremo de estas luces: pulsaciones, extinciones súbitas y emisiones que no tienen equivalente en el ultravioleta, lo cual deja perplejos a los expertos. Como escriben los autores, “estas observaciones abren una nueva ventana diagnóstica para la magnetosfera e ionosfera jovianas”.
Una aurora que cambia en segundos
Uno de los descubrimientos más sorprendentes fue la detección de lo que el equipo llama “extinciones”: caídas abruptas de intensidad de la aurora. En una de las secuencias analizadas, la emisión infrarroja cayó un 40 % en apenas 12 segundos. Este tipo de comportamiento no había sido observado con anterioridad. En palabras del artículo: “En estos eventos, la radiancia de H₃⁺ en regiones localizadas disminuyó súbitamente en casi un factor de 2 en unos 10 segundos”. Este comportamiento extremo sugiere que el ambiente auroral de Júpiter es mucho más variable de lo que se pensaba.
El equipo también detectó pulsaciones aurorales que se propagan a través de determinadas regiones del planeta, con velocidades equivalentes a 60 kilómetros por segundo. Estas ondas se repetían con una cadencia de 1,6 minutos y podrían estar relacionadas con perturbaciones magnéticas conocidas en la magnetosfera joviana, aunque no hay una explicación definitiva. La combinación de estos datos muestra una aurora “viva”, lejos del concepto de fenómeno estable y continuo.
Además, al comparar las imágenes del James Webb en el infrarrojo con otras obtenidas simultáneamente en el ultravioleta por el telescopio Hubble, los investigadores hallaron diferencias llamativas. Por ejemplo, una de las zonas más brillantes en el infrarrojo no tenía equivalente visible en el ultravioleta. Esto es desconcertante, porque en teoría ambas emisiones deberían responder al mismo tipo de excitación atmosférica. “La causa de tal emisión sigue sin estar clara”, señalan los autores.
Determinar la vida media del H₃⁺ es crucial porque esta molécula no solo emite luz: también ayuda a enfriar la atmósfera superior del planeta, disipando parte de la energía que entra por las auroras. Si su vida es muy corta, ese enfriamiento es menos eficiente, lo que implica que la atmósfera retiene más calor del que se pensaba. Según los investigadores, el tiempo de vida de 150 segundos implica que el H₃⁺ solo puede disipar una fracción del calor generado por un episodio auroral intenso.
Para llegar a este dato, el equipo comparó el ritmo de subida y bajada de las emisiones infrarrojas con las ultravioletas. Utilizando un modelo de decaimiento exponencial, hallaron que el perfil temporal del H₃⁺ se ajustaba muy bien a una caída con ese valor. “Este valor es nuestro resultado principal”, explican. También señalan que en casos extremos, como en las extinciones rápidas, la vida media podría reducirse a 29 segundos.
Este dato también permite calcular la densidad electrónica de la ionosfera joviana, un valor clave para entender su estructura y dinámica. Asumiendo que el H₃⁺ es destruido principalmente por electrones, se puede estimar que hay alrededor de 5,8 × 10⁴ electrones por centímetro cúbico en la zona de emisión, en línea con mediciones indirectas anteriores.
Un enigma aún sin resolver
Uno de los aspectos más desconcertantes del estudio tiene que ver con la región activa del anochecer (DAR, por sus siglas en inglés). Esta zona mostró emisiones infrarrojas muy brillantes que no parecen tener una causa clara. En particular, los autores destacan que la energía emitida por el H₃⁺ en esta región supera la energía de entrada de los electrones que supuestamente la originan. “Esto indica que la fuente no es simplemente la precipitación de partículas”, escriben. Es decir, la cantidad de luz emitida no puede explicarse solo con el bombardeo de partículas energéticas.
Las hipótesis para este exceso energético son varias, pero ninguna es concluyente. Se han planteado mecanismos como la fricción entre iones y neutros (ion drag) o el calentamiento por corrientes eléctricas (Joule heating), pero los tiempos requeridos para producir cambios serían demasiado largos. Según el artículo, “las escalas temporales para los cambios de temperatura (10³–10⁴ s) y para la difusión o transporte (10⁴–10⁵ s) no pueden explicar la variabilidad en escalas de 10 minutos”.
Lo más probable, apuntan, es que el fenómeno esté controlado por la formación y destrucción local de H₃⁺, en lugar de por cambios en la temperatura. Esta hipótesis se apoya en los datos espectrales obtenidos con otro instrumento del James Webb (NIRSpec), que muestran que en la región brillante del anochecer aumenta la densidad de columna del H₃⁺, pero no su temperatura, lo que refuerza la idea de que lo que cambia es la cantidad de moléculas, no el calor que emiten.
Júpiter, laboratorio natural
Estos resultados tienen implicaciones que van mucho más allá del planeta Júpiter. El estudio del H₃⁺ y sus emisiones sirve como modelo para comprender las atmósferas de otros planetas gigantes y también de enanas marrones y exoplanetas, donde fenómenos similares podrían estar ocurriendo. Si las emisiones infrarrojas de H₃⁺ pueden variar con tanta rapidez y complejidad, entonces los modelos actuales sobre atmósferas planetarias podrían estar subestimando su dinámica energética.
También se plantea un reto para futuras observaciones. El telescopio Webb ha abierto una nueva ventana de alta resolución temporal que obliga a reinterpretar datos anteriores tomados con exposiciones mucho más largas. Lo que antes parecía estable, podría haber estado variando sin que pudiéramos verlo. El estudio concluye que será necesario combinar estos datos con futuras observaciones de la sonda Juno y con modelos más avanzados para desentrañar los mecanismos que controlan la aurora joviana.
Finalmente, hay un mensaje claro: no todo está explicado en Júpiter, un planeta que sigue sorprendiendo incluso a los científicos que llevan décadas estudiándolo. Las auroras que creíamos comprender ahora muestran un rostro mucho más volátil, cambiante y energético de lo que imaginábamos.
Referencias
- Nichols, J. D., King, O. R. T., Clarke, J. T., de Pater, I., Fletcher, L. N., Melin, H., Moore, L., Tao, C. y Yeoman, T. K. (2025). Dynamic infrared aurora on Jupiter. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-025-58984-z.
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