L’oratge en mons extraterrestres

2015-05-12-astronomy

No hi res més normal que conéixer el temps que farà demà. Ara, un equip de la Universitat de Toronto ha esbrinat també com es formen els núvols, com bufa el vent i quina calor fa en sis mons extraterrestres.

Ja s’estan analitzant de manera detallada els planetes detectats i confirmats per la missió de cerca planetària Kepler (*) de NASA, per estudiar les seues propietats. Si la massa, temperatura, distància a la seua estrella, si és gasós o rocós, etc són les primeres dades que es determinen, alguns investigadors ja han anat una mica més enllà. Ara ja són en condicions de determinar, fins i tot, el tipus de clima i l’oratge diari.

Un equip internacional d’astrofísics de la Universitat de Toronto, York University i Queen’s University de Belfast ha pogut veure variacions diàries de l’oratge en sis planetes mentre mostraven diferents fases d’il·luminació vistes des de la Terra mentre giraren al voltant de les seues estrelles. Les fases observades en aquests planetes són similars a les que presenta la Lluna vistes des la superfície de la Terra.

Es va determinar el temps atmosfèric que tenen aquests mons alienígenes a partir de la mesura dels canvis que els planetes experimenten quan giren al voltant de les seues estrelles mare, i identificant d’aquesta manera el cicle dia-nit“, va dir Lisa Esteves, una estudiant de doctorat en el departament d’astronomia i astrofísica a la Universitat de Toronto, i primera autora de l’estudi publicat el 12 de maig a la revista científica The Astrophysical Journal.

2015-05-12-weather-on-exoplanetsCom que els planetes estudiats estan ben prop de les seues estrelles, s’ha suposat que giren com la majoria de cossos del sistema solar, de dreta a esquerre, o de l’oest cap a l’est, mirant des de damunt del seu pol nord. Aquest gir determina el règim general de vents que, tal com ocorre en la Terra, circula d’oest a est. Com a conseqüència d’això, els núvols que es formen a l’hemisferi nocturn on la temperatura és més baixa són arrossegats pels vents cap a l’hemisferi diürn matinal on són a poc a poc dispersats i evaporats. D’aquesta manera les vesprades en aquests planetes presenten cels rasos i calorosos.

La figura 2 presenta una visió artística d’un d’aquests mons. A part inferior de la imatge, es veuen les fases visibles per un observador situat a la Terra. D’esquerra a dreta, mostren primer l’hemisferi matutí nuvolós que a mesura que el planeta gira al voltant de l’estrella va mostrant l’hemisferi vespertí lliure de núvols i ben calorós. Aquesta zona il·luminada s’ha detectat amb els sofisticats instruments del Kepler com a un excés de brillantor en la zona diürna del planeta a causa de la llum estel·lar reflectida pels núvols. L’explicació proposada explica bé el comportament de la variació de lluminositat de quatre dels planetes estudiats (Kepler-7b, Kepler-8b, Kepler-12b, i Kepler-41b) ja que aquests planetes no són prou calents per generar calor intern.

Els altres dos planetes restants de l’estudi (Kepler-76b and HAT-P-7b) presenten excés de brillantor vespertina. Sembla que aquests si que semblen tindre prou calor intern per que els vents transporten calor intern cap a l’hemisferi de vesprada, explicant així l’excés de brillantor vespertí observat.

Més informació: The weather on alien worlds: astrophysicists prepare forecasts for planets beyond our solar system. Sean Bettam.

Article original en: Changing Phases of Alien Worlds: Probing Atmospheres of Kepler Planets with High-Precision Photometry publicat en The Astrophysical Journal.

(*) Nota aclaratòria. La missió Kepler semblava morta quan dues rodes de reacció s’espatllaren en maig de 2013. Tanmateix els enginyers de la NASA van aconseguir que continuara apuntant als seus objectius. A hores d’ara, Kepler continua caçant planetes.

Imatges: Dibuixos artístics de com seria un exoplaneta amb núvols de matí i cel ras i calorós a la vesprada (totes les  imatges cortesia de Lisa Esteves).

Influeix el Sol sobre el clima terrestre?

Quan pensem en el Sol ens el representem com una estrella tranquil·la sense sobresalts. Els astrònoms coneixem un munt d’estels variables que mostren canvis sobtats tant de brillantor com de grandària. Però el Sol roman constant, almenys, des de fa milers de milions d’anys. La variació de lluminositat causada per la presència de taques, el nombre de les quals augmenta en aproximar-nos al màxim del cicle solar, no arriba a ser major del 0.1%.

Aquesta petita disminució d’energia que arriba a la Terra, tanmateix, és molt més gran que la suma total de les altres fonts d’energia terrestre. Ara bé si considerem la banda de l’ultraviolat extrem (EUV) l’augment de l’emissió en el màxim solar pot arribar a ser de l’orden d’un factor de 10 respecte al Sol en calma.

Per tant es pensa que l’ultraviolat solar pot ser uns dels responsables de la variació del clima terrestre. Ara bé, el perquè i el com aquest clima canvia a causa de la influència del Sol ja són qüestions ben difícils de respondre. El principal problema és que hi ha tants sistemes implicats que cal reunir a experts de molts diversos camps per treure’n l’aigua clara.

Això és el que ha fet el National Research Council (NRC), l’organisme nord-americà que engloba les acadèmies científiques. Ha reunit físics solars, físics de plasma, experts en química atmosfèrica, dinàmica de fluids, física de partícules i fins i tot geòlegs experts en història de la Terra. L’informe final “The Effects of Solar Variability on Earth’s Climate” ens mostra de quines maneres tan complexes l’activitat solar es fa sentir sobre el nostre planeta.

Les partícules energètiques solars emeses de manera intensa en les erupcions solars i també els raigs còsmics afecten la química atmosfèrica de l’estratosfera. Charles Jackman del Goddard Space Flight Center descriu com aquestes partícules creen òxids de nitrogen i com aquestes molècules fan minvar de manera apreciable la quantitat d’ozó a aquestes alçades. Com a resultat la radiació ultraviolada solar té més facilitat per arribar a l’atmosfera baixa. I s’ha constatat que l’arribada de més radiació ultraviolada altera el gradient de temperatura en la troposfera i amb ella el regim dels vents.

En altres paraules, l’activitat solar que incideix en l’alta atmosfera terrestre pot, mitjançant una complicada sèrie d’efectes, fer canviar les tempestes de la superfície terrestre de la seua ruta normal.

Però on l’efecte de la variabilitat solar s’ha notat més ha estat en l’Oceà Pacífic. Gerald Meehl del National Center for Atmospheric Research (NCAR) ha comprovat que durant els màxims d’activitat solar les zones tropicals mostren un comportament semblant a La Niña, mentre que la temperatura de l’aigua de les zones equatorials del Pacífic oriental baixa al voltant d’1º. A més a més “hi ha signes de major precipitació en la zona de convergència intertropical (ZCIT) pacífica i en la zona de convergència sud-pacífica (ZCSP) així com augments de pressió a nivell del mar a latituds mitjanes del Pacífic Nord i Sud“.

Per ara és un misteri com l’increment de l’activitat solar pot tindre un efecte tan important sobre el clima del Pacífic. Sembla que hi ha algun mecanisme desconegut que actua per amplificar la variabilitat solar.

S’ha especulat des de fa anys sobre la possible connexió de la manca de taques i d’activitat solar entre 1645 i 1715 (Mínim de Maunder) i la Petita Edat de Gel, en el que rius com l’Ebre o el Tamesis s’arribaren a congelar. D’axò ja en vaig parlar fa anys, per la seua relació amb els violins Stradivarius. Segons el que se sap ara la causa del refredament terrestre podria haver estat causat per una baixada en l’emissió de radiació ultraviolada extrema. Tanmateix, a falta de més dades, tota possible explicació és només especulativa.

Però la cosa es posa interessant quan resulta que l’actual cicle solar hauria de tindre el màxim aquest any però el nombre de taques, erupcions, emissions de massa coronal i d’altres fenòmens d’activitat solar és molt més menuda del que s’esperava. L’actual cicle solar 24 està classificat, de fet, com el més feble dels últims 50 anys. Hi ha evidències, encara que no acceptades per tothom, que existeix una tendència a llarg termini de disminució de la intensitat del camp magnètic de les taques solars. Alguns físics solars preveuen que en el pròxim cicle solar 25 els camps magnètics solars seran tan dèbils que les taques solars potser no s’arriben a formar. Entrariem, així, en un nou Mínim de Maunder. Però no estem encara segurs d’això car encara ens calen més dades. Tanmateix les dades obtingudes amb els instruments d’heliosismologia, sismologia solar, sembla que confirmen aquesta tendència.

Els pròxims anys l’estudi directe del Sol, amb les actuals missions, la veterana SOHO, la nova SDO, les bessones STEREO i la futura Solar Orbiter, pot ser emocionant. Més dades de més aprop ens confirmaran o no aquest previst comportament solar.

L’informe complet “The Effects of Solar Variability on Earth’s Climate,” es pot baixar de la web de la National Academies Press. L’article en que m’he basat és Solar Variability and Terrestrial Climate de NASA Science.

Imatge: Aquestes sis imatges de SDO, preses amb un interval de sis mesos, mostren l’augment del nivell de l’activitat solar des que la missió SDO començà a operar en maig de 2010. El màxim d’activitat solar s’espera per a aquest any 2013. Les imatges s’han pres amb un filtre que permet veure l’emissió de l’ultraviolat extrem a 171 Angstrom.