Un nuevo método de observación en el gigante gaseoso WASP-94A b logra ver más allá de sus nubes perennes para descubrir que sus mañanas están cubiertas por densas brumas de silicato de magnesio que se evaporan por completo al caer la tarde. Esto resuelve el enigma sobre estas atmósferas extremas.
Durante las últimas dos décadas, los astrofísicos dedicados a la búsqueda y caracterización de mundos fuera de nuestro sistema solar se han topado de forma sistemática con el mismo obstáculo opaco. La presencia de nubes perennes en los llamados ‘Júpiteres calientes’ —planetas gigantes gaseosos que orbitan peligrosamente cerca de sus estrellas— actuaba como un cristal empañado, impidiendo medir con precisión la verdadera composición química de sus atmósferas. Las señales moleculares de los elementos quedaban diluidas y distorsionadas en los promedios globales captados por los telescopios espaciales de generaciones anteriores.
Sin embargo, un equipo internacional de científicos liderado por la Universidad Johns Hopkins (EE UU) ha conseguido, por primera vez, aislar meteorológicamente estas formaciones. Gracias a las capacidades de alta resolución del telescopio espacial James Webb (JWST), los investigadores han descubierto un ciclo de nubes asimétrico y dinámico en el exoplaneta WASP-94A b, un gigante gaseoso situado a casi 700 años luz de la Tierra, en la constelación de Microscopium. El hallazgo demuestra que los amaneceres y los atardeceres de este planeta presentan dos escenarios climáticos radicalmente opuestos.
El estudio, publicado este jueves en la revista Science, detalla cómo el equipo logró segmentar las observaciones del planeta justo en los momentos en que transitaba por delante de su estrella madre. Utilizando el instrumento del JWST denominado generador de imágenes en el infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija (NIRISS por sus siglas en inglés), los investigadores dividieron los datos espectroscópicos en dos mitades exactas: el limbo delantero, que corresponde al amanecer exoplanetario (donde el aire viaja desde la gélida cara nocturna hacia la diurna), y el limbo trasero, que representa el atardecer, la región de transición donde las corrientes regresan del calor abrasador del lado diurno.
Los resultados de este análisis espectral localizado han sorprendido a los autores. Mientras que las mañanas de WASP-94A b aparecen densamente pobladas por nubes compuestas de silicato de magnesio —un mineral que en la Tierra forma la base de la mayoría de las rocas—, los atardeceres disfrutan de cielos completamente despejados. Esta marcada diferencia estacional a escala planetaria redefine por completo los modelos de circulación atmosférica que la astrofísica manejaba hasta la fecha para estos mundos extremos.
“Llevo 20 años estudiando exoplanetas y la nubosidad generalizada siempre ha sido una espina clavada en nuestro costado”, explica David Sing, profesor distinguido Bloomberg de Ciencias de la Tierra y Planetarias en la Universidad Johns Hopkins y uno de los autores principales de la investigación. “No solo hemos sido capaces de despejar la vista, sino que por fin podemos determinar de qué están hechas las nubes y cómo se condensan y evaporan a medida que se mueven alrededor del planeta. Lo que vimos fue una verdadera dicotomía entre el clima de ambos lados”.
No solo hemos sido capaces de despejar la vista, sino que por fin podemos determinar de qué están hechas las nubes y cómo se condensan y evaporan a medida que se mueven alrededor del planeta
Para explicar este fenómeno, los científicos han empleado un modelo de circulación general en tres dimensiones que apunta a la existencia de un violento ciclo impulsado por contrastes térmicos extremos. Entre ambos hemisferios existe una diferencia de temperatura de aproximadamente 450 grados Kelvin, unos 177 grados celsius.
Las nubes minerales se forman en la oscuridad del lado nocturno y, al ser arrastradas por los potentes vientos hacia el hemisferio diurno expuesto a una radiación térmica que supera los 1000 °C, los compuestos químicos hierven y se vaporizan por completo, dejando el atardecer completamente limpio. Una hipótesis alternativa sugiere que la propia dinámica atmosférica arrastra estas nubes hacia las capas más profundas del interior planetario, ocultándolas de la vista antes de la puesta de sol.
La confirmación de que los atardeceres de WASP-94A b están libres de nubes ha ofrecido a los astrónomos una ventana limpia y sin precedentes para descifrar su verdadera naturaleza química. Con los datos anteriores obtenidos por el telescopio espacial Hubble, que mezclaba de manera indistinguible la firma de las nubes y los gases de la atmósfera, los cálculos matemáticos arrojaban resultados desconcertantes. El planeta parecía contener cientos de veces más oxígeno y carbono que nuestro Júpiter, una anomalía química que contradecía frontalmente todas las teorías físicas sobre cómo se forman los sistemas planetarios.
Al limpiar la ecuación y realizar las mediciones de absorción molecular fijándose de manera exclusiva en el limbo despejado del atardecer, la distorsión ha desaparecido y se ha detectado una potente señal de vapor de agua. Los nuevos espectros del James Webb revelan que la abundancia de carbono y oxígeno en WASP-94A b es apenas cinco veces superior a la de Júpiter, un valor perfectamente coherente con los modelos de acreción estándar y que devuelve la lógica molecular al estudio de estos colosos gaseosos.
Con el telescopio Hubble obteníamos una visión de conjunto distorsionada en la que los datos de las nubes y la atmósfera limpia se aplastaban entre si
“Con el telescopio Hubble obteníamos una visión de conjunto distorsionada en la que los datos de las nubes y la atmósfera limpia se aplastaban entre si”, apunta Sagnick Mukherjee, investigador postdoctoral en la Universidad Estatal de Arizona y primer autor del trabajo. “Este enfoque con el JWST nos permite localizar geográficamente nuestras observaciones, lo que ha resultado clave para identificar el ciclo diario de las nubes”.
Los autores advierten en su artículo de que tratar la atmósfera de un exoplaneta como un sistema uniforme, una asunción simplificada muy habitual en la literatura científica actual, puede sesgar gravemente las estimaciones sobre sus propiedades físicas y químicas. Los resultados sugieren que muchas de las mediciones de atmósferas exoplanetarias realizadas hasta la fecha podrían necesitar una profunda revisión para tener en cuenta estos complejos sistemas climáticos asimétricos.
Utilizando a WASP-94A b como un laboratorio de referencia meteorológica, el equipo extendió este mismo método de análisis a otros ocho gigantes gaseosos calientes de catálogo. Los análisis preliminares ya han confirmado la presencia de este mismo ciclo asimétrico de nubes minerales en otros dos mundos bien conocidos: WASP-39 b y WASP-17 b.
El grupo liderado por Sing planea ahora explotar un nuevo programa de observación de gran alcance con el James Webb centrado en monitorizar la dinámica planetaria en una muestra mucho más diversa de exoplanetas, incluyendo colosos gaseosos de órbitas excéntricas ubicados en la zona de habitabilidad de sus estrellas.
Referencia:
Sagnick Mukherjee et al, “Cloudy mornings and clear evenings on a gas giant exoplanet”, Science, 2026.
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