RESULTADOS CIENTÍFICOS DA JUNO FORNECEM PRIMEIRA VISÃO 3D DA ATMOSFERA DE JÚPITER 2 de novembro de 2021
As faixas de Júpiter são criadas pela "camada climática" formadora de nuvens. Esta composição (da esquerda para a direita) mostra vistas de Júpiter no infravermelho e no visível obtidas pelo Telescópio Gemini North e pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, respetivamente.
Crédito: Observatório Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong e I. de Pater (UC Berkeley) et al.
Novos achados da sonda Juno da NASA, em órbita de Júpiter, dão uma imagem mais completa de como as características atmosféricas distintas e coloridas do planeta fornecem pistas sobre os processos invisíveis abaixo das suas nuvens. Os resultados destacam o funcionamento interno das faixas e zonas de nuvens que rodeiam Júpiter, bem como dos seus ciclones polares e até mesmo da Grande Mancha Vermelha.
Os investigadores publicaram vários artigos científicos sobre as descobertas atmosféricas da Juno a semana passada na revista Science e na revista Journal of Geophysical Research: Planets. Artigos científicos adicionais foram publicados em duas edições recentes da revista Geophysical Research Letters.
"Estas novas observações da Juno abrem um 'baú do tesouro' de novas informações sobre as enigmáticas características observáveis de Júpiter," disse Lori Glaze, diretora da Divisão de Ciência Planetária da NASA na sede da agência em Washington. "Cada artigo lança luz sobre diferentes aspetos dos processos atmosféricos do planeta - um exemplo maravilhoso de como as nossas equipas científicas fortalecem a compreensão do nosso Sistema Solar."
A Juno entrou na órbita de Júpiter em 2016. Durante cada uma das 37 passagens da nave pelo planeta, até ao momento, um conjunto especializado de instrumentos espiou abaixo da sua turbulenta camada de nuvens.
"Anteriormente, a Juno surpreendeu-nos com indícios de que os fenómenos na atmosfera de Júpiter eram mais profundos do que o esperado," disse Scott Bolton, investigador principal da Juno no SwRI (Southwest Research Institute) em San Antonio, no estado norte-americano do Texas, autor principal do artigo publicado na revista Science sobre a profundidade dos vórtices de Júpiter. "Agora, estamos a começar a juntar todas estas peças individuais e a obter a nossa primeira compreensão real de como funciona a bela e violenta atmosfera - em 3D."
O radiómetro de micro-ondas (MWR) da Juno permite que os cientistas da missão olhem por baixo das nuvens de Júpiter e investiguem a estrutura das suas numerosas tempestades em vórtice. A mais famosa destas tempestades é o icónico anticiclone conhecido com Grande Mancha Vermelha. Mais largo do que a Terra, este vórtice carmesim tem intrigado os cientistas desde a sua descoberta há quase dois séculos.
Os novos resultados mostram que os ciclones são mais quentes no topo, com menores densidades atmosféricas, enquanto são mais frios em baixo, com densidades mais altas. Os anticiclones, que giram na direção oposta, são mais frios em cima, mas mais quentes em baixo.
As descobertas também indicam que estas tempestades são bem mais altas do que o esperado, algumas estendendo-se por 100 km abaixo do topo das nuvens e outras, incluindo a Grande Mancha Vermelha, estendendo-se por mais de 350 km. Esta descoberta surpreendente demonstra que os vórtices cobrem regiões para lá daquelas onde a água se condensa e forma nuvens, abaixo da profundidade onde a luz solar aquece a atmosfera.
A altura e o tamanho da Grande Mancha Vermelha significam que a concentração de massa atmosférica dentro da tempestade pode ser parcialmente detetável por instrumentos que estudam o campo gravitacional de Júpiter. Duas passagens rasantes da Juno sobre a mancha mais famosa de Júpiter forneceram a oportunidade de procurar pela assinatura gravitacional da tempestade e complementar os resultados da sua profundidade pelo MRW.
Quando a Juno passou bem perto do topo de nuvens de Júpiter, a cerca de 209.000 km/h, os cientistas da missão foram capazes de medir mudanças de velocidade tão pequenas quanto 0,01 milímetros por segundo usando uma antena de rastreamento da DSN (Deep Space Network) da NASA, a uma distância de mais de 650 milhões de quilómetros. Isto permitiu que a equipa restringisse a profundidade da Grande Mancha Vermelha a cerca de 500 km abaixo do topo das nuvens.
"A precisão necessária para obter a gravidade da Grande Mancha Vermelha durante o 'flyby' de julho de 2019 é impressionante," disse Marzia Parisi, cientista da Juno no JPL da NASA no sul da Califórnia e autora principal de um artigo publicado na revista Science sobre os voos gravitacionais pela Grande Mancha Vermelha. "Ser capaz de complementar a descoberta do MRW sobre a profundidade dá-nos grande confiança de que experiências futuras de gravidade em Júpiter produzam resultados igualmente intrigantes."
Faixas e zonas
Além de ciclones e anticiclones, Júpiter é conhecido pelas suas faixas e zonas - bandas de nuvens brancas e avermelhadas que envolvem o planeta. Fortes ventos este-oeste, movendo-se em direções opostas, separam as bandas. A Juno descobriu anteriormente que estes ventos, ou correntes, atingem profundidades de aproximadamente 3200 km. Os investigadores ainda estão a tentar resolver o mistério de como as correntes se formam. Os dados recolhidos pelo MWR da Juno, ao longo de várias passagens, revelam uma possível pista: que o gás amónia da atmosfera viaja para cima e para baixo num notável alinhamento com as correntes observadas.
"Ao seguir a amónia, encontrámos células de circulação nos hemisférios sul e norte que são semelhantes em natureza às 'Células de Ferrel' que controlam grande parte do nosso clima aqui na Terra," disse Keren Duer, estudante do Instituto Weizmann de Ciência em Israel e autora principal do artigo científico publicado na revista Geophysical Research Letters sobre as células semelhantes às de Ferrel em Júpiter. "Ao passo que a Terra tem uma célula de Ferrel por hemisfério, Júpiter tem oito - cada uma pelo menos 30 vezes maior."
Os dados do MWR da Juno também mostram que as faixas e zonas passam por uma transição a cerca de 65 km abaixo das nuvens de água de Júpiter. A profundidades menores, as bandas de Júpiter são mais brilhantes em micro-ondas do que as zonas vizinhas. Mas a níveis mais profundos, abaixo das nuvens de água, acontece o oposto - o que revela uma semelhança com os nossos oceanos.
"Estamos a chamar a este nível 'Joviclina' em analogia a uma camada de transição vista nos oceanos da Terra, conhecida como termoclina - onde a água do mar transita abruptamente de quente para relativamente fria," disse Leigh Fletcher, cientista participante da Juno na Universidade de Leicester no Reino Unido e autor principal do artigo publicado na revista Journal of Geophysical Research: Planets, realçando as observações da Juno em micro-ondas das faixas e zonas temperadas.
Ciclones polares
A Juno já havia descoberto arranjos poligonais de tempestades ciclónicas gigantes em ambos os polos de Júpiter - oito arranjadas num padrão octagonal no norte e cinco arranjadas num padrão pentagonal no sul. Agora, cinco anos depois, os cientistas da missão, usando observações pelo JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper) da sonda, determinaram que estes fenómenos atmosféricos são extremamente resistentes, permanecendo no mesmo local.
"Os ciclones de Júpiter afetam o movimento uns dos outros, fazendo com que oscilem em torno de uma posição de equilíbrio," disse Alessandro Mura, coinvestigador da Juno no Instituto Nacional de Astrofísica em Roma e autor principal de um artigo recente publicado na Geophysical Research Letters sobre as oscilações e estabilidade nos ciclones polares de Júpiter. "O comportamento destas oscilações lentas sugere que têm raízes profundas."
Os dados do JIRAM também indicam que, como os furacões na Terra, estes ciclones querem mover-se em direção aos polos, mas os ciclones localizados no centro de cada polo empurram-nos para trás. Este equilíbrio explica onde os ciclones residem e os números diferentes em cada polo.
Esta ilustração combina uma imagem de Júpiter obtida pela JunoCam a bordo da sonda Juno da NASA com uma composição da Terra que ilustra o tamanho e a profundidade da Grande Mancha Vermelha de Júpiter.
Crédito: dados da JunoCam - NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; processamento da imagem da JunoCam - Kevin M. Gill; imagem da Terra - NASA
