Un hexágono polar

Los primeros colonos sabían lo que era una pradera. Las habían visto en su tierra, pero no estaban preparados para lo que les esperaba en el corazón del Nuevo Mundo: las Grandes Llanuras. El concepto era el mismo, una extensión de tierra relativamente plana, pero el tamaño las hacía parecer cosa de otro mundo.

La escala puede infundir maravilla ante lo conocido. Nos sobrecoge y ubica en un cosmos que nos sobrepasa, en un universo para el que no somos nada y donde nuestros dramas humanos son un susurro más. En nuestros tiempos, la Tierra esconde menos secretos y nosotros somos menos sensibles a los que quedan vivos. Nuestra imaginación nos pide un nuevo Nuevo Mundo, y ese no es otro que el espacio. La inmensidad de este y de sus accidentes son las nuevas Grandes Llanuras.

La tormenta perfecta

Estamos en Saturno, concretamente en su polo norte. Flotamos ingrávidos sobre su atmósfera de helio. Bajo nuestros pies corren vientos de más de 500 kilómetros por hora, casi el doble que el huracán Katrina, pero es otra cosa la que nos llama la atención. Se trata de una tormenta, una tormenta descomunal con forma de hexágono. Es tan grande que podría engullir cuatro Tierras, unos 18.000 kilómetros de lado a lado. Las nubes de la tormenta se iluminan con tonos azules provenientes de un gigantesco cinturón de luces fluctuantes que rodean el polo norte. Se trata de una única aurora boreal, pero monstruosamente mayor que sus parientes terrestres. A quién le importa haber olvidado comprar el desayuno cuando nuestro propio vecindario cósmico esconde cosas así.

Polo norte de Saturno fotografiado por la Cassini (Nasa 2014)

Las velocidades de los vientos y el tamaño de sus auroras son elementos suficientes como para dejarnos con la boca abierta, pero hay algo más, algo misterioso. Hemos dicho que la enorme tormenta que anida en el polo norte tiene forma de hexágono, ¿cómo es eso posible? No hay nada igual en todo nuestro sistema solar. ¿De dónde sale esta geometría?

Primeras imágenes de la tormenta hexagonal captadas por la Voyager 2 (NASA 2009)

La gran mancha hexagonal fue descubierta en 1988 analizando las imágenes que la Voyager 2 había recogido 7 años antes, durante su paso por Saturno. Las imágenes mejoraron con las fotografías del Hubble a principio de los 90 y lo volvieron a hacer con la sonda Cassini, que patrulló a los gigantes gaseosos entre el 2006 y el 2017. Desde entonces hemos descubierto unas cuantas cosas sobre ella, como que su color cambia según la estación debido a la incidencia del Sol en la calima. Sin embargo, su extraña forma no tiene todavía una explicación clara. La parte buena es que a pesar de no tener una respuesta directa sí que se han desarrollado hipótesis más o menos acertadas.

La explicación que parece más certera es la que apunta a la existencia de una fuerte diferencia de velocidades de los vientos que rodean el polo a medida que te alejas de él, pero para entenderla necesitamos volver a la tierra.

Chorros, ondas y cereales

Empecemos con algo fácil, nuestro planeta gira sobre sí mismo, a eso le llamamos rotación. Cada punto del planeta tarda lo mismo en dar una vuelta en torno a su eje de rotación, 24 horas. Sin embargo, que tarden lo mismo no quiere decir que todos se desplacen a la misma velocidad. Para dar una vuelta en torno al eje, los puntos más cercanos al ecuador se ven obligados a recorrer más distancia en el mismo tiempo que los puntos cercanos al polo, esto es, van más rápido. Es fácil de visualizar: Si quieres dar la vuelta al mundo tendrás que cubrir más distancia si lo haces por el ecuador que en torno a un polo y por lo tanto tendrás que darte más prisa para hacerlo en el mismo tiempo.

Representación del efecto de la fuerza de Coriolis en las corrientes (Ilustración propia)

De este modo, la atmósfera del ecuador, cuando es arrastrada a los polos se encuentra con que va más rápido que el aire circundante y se dobla, avanza más rápido que la propia tierra en el mismo sentido de rotación. Esto hace que las trayectorias de las corrientes no sean rectas. Cuando van a los polos se tuercen en el sentido de giro de la tierra y cuando vuelven al ecuador se ralentizan. A esto se le llama efecto Coriolis y no deja de ser una analogía del patinador que para girar más rápido pega sus brazos al cuerpo. Cuanto más se aproxime al eje de giro más velocidad ganará.

Pero a esto le tenemos que sumar otro factor: la temperatura. El aire del ecuador, más expuesto a la radiación solar, se calienta y asciende a los polos.

Teniendo en cuenta estas dos características podemos entender grosso modo que existan fuertes corrientes de aire que rodeando los polos. Estos vientos se llaman corrientes en chorro y son claves para entender la tormenta hexagonal.

Representación de la corriente en chorro polar y las ondulaciones de Rossby (Ilustración propia)

Si me habéis seguido hasta aquí os estaréis imaginando una línea recta rodeando el polo (sé que realmente es una geodésica, pero no quiero liar más las cosas) Aquí vienen las malas noticias: la vida no es perfecta y hay muchos factores que pueden alterar y desviar a nuestra corriente. Recordemos que la corriente en chorro se forma en una zona donde existe una fuerte diferencia de temperaturas en un fluido, es una lucha constante por el territorio. Esto produce que nuestra bonita línea comience a ondularse. Fluctúa acercándose y alejándose del polo como meandros en las denominadas ondas de Rossby.

A la caza del hexágono

El efecto Coriolis, las corrientes en chorro y las ondas de Rossby son cosas que los meteorólogos conocen bien. Las han estudiado y a partir de su observación se han podido construir modelos que nos permiten experimentar, tanto en laboratorios como en simulaciones por ordenador. Así es como hacemos predicciones meteorológicas, pero también sirve para jugar con los valores, cambiar las condiciones y ver cómo varía el sistema.

Imaginemos ahora que unos científicos hubieran creado un experimento que pudiera replicar las condiciones de una atmósfera en rotación, parecida a la del polo norte de Saturno. Imaginemos también que hubieran dividido la atmósfera polar en dos zonas concéntricas, la más interna (cercana al polo) giraría a una velocidad notablemente menor que los vientos que la rodean por el sur. Y por seguir imaginando, supongamos que de repente hubieran aparecido seis vórtices que alteraran la corriente en chorro formando una onda de Rossby entre cada vórtice; haciendo así que los vórtices se repartieran de forma equidistante unos a los otros, o, dicho de otro modo: formando un hexágono.

Pues no hace falta imaginar más, esto es real. Es lo que ocurre y se ha demostrado ya unas cuantas veces. No siempre son seis vórtices, pero es el número más frecuente que se forma en estas condiciones. Con otras palabras, podríamos decir que dos masas de aire moviéndose a velocidades muy distintas en torno al polo de Saturno pueden ser las causantes de su extraña forma, al menos en los modelos.

Fotografías de la simulación de “A laboratory model of Saturn’s North Polar Hexagon” modificadas.

Evidentemente no es un modelo perfecto y de hecho parece traer nuevas preguntas. ¿Por qué existe ese gradiente de velocidades? ¿Se debe solo a unas peculiares condiciones de viscosidad y velocidad? ¿Por qué en el polo sur no hay una tormenta hexagonal? ¿Es realmente estable? Porque las simulaciones han conseguido mantener su estructura hexagonal, pero no durante los (como mínimo) 30 años que lleva estable la de Saturno.

Hexágono de Saturno en falso color para resaltar las tormentas tomada por Cassini (NASA 2013)

Como tantos otros temas apasionantes a los que la ciencia se enfrenta, nacen dos preguntas por cada respuesta que encontramos. Y tal vez en eso podamos encontrar otro ejemplo de esa maravilla de las escalas. Solo enfrentándonos a lo que desconocemos podemos realmente tomar conciencia de lo ridículamente poco que sabemos de un universo para el que no somos nada y donde nuestros dramas humanos son un susurro más.

Agradecimientos: Roberto Fermín, Pau Mateo y Carlos Santana.

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