Nuevos experimentos de laboratorio están trabajando para producir ese color, y otros encontrados en las nubes tormentosas de Júpiter, aquí en la Tierra, y los investigadores han descubierto que la radiación y la temperatura juegan un papel clave en cambiar el color del material transparente encontrado en las nubes.

Un sospechoso principal para colorear las nubes de Júpiter es el hidrosulfuro de amonio, un tipo de sal. Formado por amonio ionizado y bisulfuro, se descompone rápidamente en condiciones atmosféricas y temperaturas típicas de la Tierra, por lo que es difícil investigar sus propiedades.

"Los modelos predicen que el hidrosulfuro de amonio es el tercer componente de la nube más abundante en Júpiter, detrás del amoníaco y el agua", dijo Mark Loeffler, un astroquímico de la Universidad del Norte de Arizona, a Space.com por correo electrónico.

Loeffler trabajó con su colega químico Reggie Hudson, del Goddard Space Flight Center de la NASA en Maryland, para intentar recrear el color de las nubes de Júpiter en el laboratorio.

Los científicos han realizado alrededor de 200 experimentos con hidrosulfuro de amonio en un intento de igualar el color de la Gran Mancha Roja. Después de golpear la sal con rayos cósmicos simulados, los compararon con las observaciones hechas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA [VIDEO].

"Este trabajo tomó un poco porque no hay mucha publicación en este compuesto, y parecía haber muchas cosas sucediendo en la muestra", dijo Loeffler.

El gran misterio de la Gran Mancha Roja

Con vientos de hasta 400 mph (644 km / h), la Gran Mancha Roja de Júpiter ha estado gestando durante al menos 150 años. Los astrónomos en la década de 1600 identificaron una característica borrosa en Júpiter que pudo haber sido el lugar, pero los científicos no están seguros de que fue la misma tormenta.

En los últimos años, la tormenta se ha reducido al ancho de una sola Tierra. Anteriormente, se estimaba que tenía tres Tierras de ancho. Al mismo tiempo, las observaciones mostraron que el color de la mancha ha cambiado, lo que sugiere que su composición también puede estar cambiando.

Aunque el hidrosulfuro de amonio está presente en la atmósfera de Júpiter , dijo Loeffler, no existe como gas. En cambio, debe condensarse como granos de sal que se mezclan con o cubren otro material.

Por sí solo, el hidrosulfuro de amonio es transparente e incoloro. Pero en las nubes de Júpiter, la sal no se sienta aislada. Los rayos cósmicos , la radiación de alta energía que viaja a través del espacio, bombardean el planeta y sus nubes. Estos rayos, que provienen del exterior del sistema solar e incluso fuera de la galaxia de la Vía Láctea, pueden cambiar el color de muchas sales, como han revelado experimentos anteriores.

Para determinar cómo reaccionó el hidrosulfuro de amonio a la radiación, Loeffler y Hudson primero tuvieron que enfriar el portamuestras a temperaturas donde la sal permanecería estable como un sólido.

Luego, rociaron amoníaco ionizado y sulfuro de hidrógeno en el portamuestras, donde los dos componentes reaccionaron para producir la sal. A continuación, los investigadores utilizaron un acelerador de partículas para bombardear el portamuestras con protones para representar los rayos cósmicos que impactan en la nube. A lo largo del proceso, los investigadores monitorearon el hielo y recogieron imágenes en luz visible y ultravioleta. La mayoría de las casi 200 repeticiones de ese experimento tomaron lo que Loeffler llamó "un largo día", aunque algunas funcionaron de la noche a la mañana.

Loeffler resumió el proceso en una sola palabra: "diversión".

Los investigadores encontraron que variar la temperatura de los "rayos cósmicos" afectaba el color de la sal. A bajas temperaturas de menos 263 grados Celsius (menos 505 grados Fahrenheit) y menos 223 grados C (menos 370 grados F), las sales se volvieron naranja o naranja rojizo. A temperaturas más altas de menos 153 grados C (menos 244 grados F) y menos 113 grados C (menos 172 grados F), las sales se volvieron verdes. Los investigadores atribuyeron ese tinte verdoso al azufre. Sin embargo, solo se ha identificado una pequeña fracción de azufre en las nubes, en proporciones más pequeñas que las encontradas en las sales producidas en el laboratorio.

Eso proporciona un desafío interesante, dijo Loeffler, porque se cree que la Gran Mancha Roja tiene una temperatura más cercana a las que producen las sales más verdes, aunque las nubes son claramente rojas.

"Sería bueno si los colores rojos que vemos a bajas temperaturas pudieran ser responsables de la Gran Mancha Roja, pero probablemente sean demasiado fríos", dijo Loeffler.

¿Qué papel juega el hidrosulfuro de amonio en la coloración de la tormenta legendaria de Júpiter?

Los investigadores aún no están seguros. El color visible del hidrosulfuro de amonio (ya sea rojo o verde o algo intermedio) está determinado por la longitud de onda de la luz que emite el compuesto, pero el perfil completo de luz proveniente del compuesto incluye longitudes de onda más allá de ese rango visible.

Así que los investigadores están comparando ese perfil de longitud de onda completa de hidrosulfuro de amonio a diferentes temperaturas y dosis con el perfil completo de la luz proveniente de la Gran Mancha Roja de Júpiter. Aunque el hielo de hidrosulfuro de amonio en dosis bajas y bajas temperaturas hace una "coincidencia razonable" con lo que se ha observado en el planeta en algunas longitudes de onda, no coincide con todas las longitudes de onda que los científicos han visto en las tormentas de Júpiter. Los hielos irradiados a temperaturas más altas hacen una mejor coincidencia general, pero las longitudes de onda que crean el color verdoso obviamente son un desajuste con lo que Hubble ha visto.

"Después de la comparación con estos nuevos datos de baja temperatura, parece evidente que el mejor ajuste de un solo hielo [de sulfuro de amonio] es uno que ha sido irradiado y calentado a temperaturas más altas para eliminar el radical azufre", agregó. investigadores dijeron.

Refiriéndose a un estudio de 2016 en el que trabajó, Loeffler dijo que al calentar las muestras verdes a temperaturas que coinciden con las encontradas en la capa nubosa de sulfuro de amonio claro no irradiado, se eliminan los iones de azufre no adheridos y el color verdoso. Ese estudio, junto con otro documento de 1976, se centró en una sola temperatura cuando se irradió la muestra. Junto con la nueva investigación, que aparecerá en la edición del 1 de marzo de la revista Icarus , estos son los únicos documentos que informan los resultados del trabajo de laboratorio sobre hidrosulfuro de amonio, de acuerdo con los autores del nuevo estudio.

Eso es porque la inestabilidad de la sal hace que sea un desafío trabajar con ella, dijo Loeffler.

"Además, el material huele mal, piense en huevos podridos y solución de limpieza", dijo. "Por seguridad, todo el exceso de material debe ser ventilado fuera de la habitación, para que nadie lo respire".

Peor aún, dijo, las muestras destruyen componentes de laboratorio. "Realmente no es el mejor material para trabajar", dijo Loeffler.

Pero eso no disuade a los científicos. Ahora que han estudiado cómo cambia el hidrosulfuro de amonio en un rango de dosis y temperaturas, la pareja planea incluir otros compuestos en sus experimentos que podrían contribuir a la coloración de la Gran Mancha Roja.