Novas descobertas da sonda Juno da NASA orbitando Júpiter fornecem uma imagem mais completa de como as características atmosféricas distintas e coloridas do planeta oferecem pistas sobre os processos invisíveis abaixo de suas nuvens. Os resultados destacam o funcionamento interno dos cinturões e zonas de nuvens que cercam Júpiter, bem como seus ciclones polares e até mesmo a Grande Mancha Vermelha.
Os pesquisadores publicaram vários artigos sobre as descobertas atmosféricas de Juno hoje na revista Science e no Journal of Geophysical Research: Planets. Artigos adicionais apareceram em duas edições recentes da Geophysical Research Letters.
“Essas novas observações de 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 aspectos dos processos atmosféricos do planeta – um exemplo maravilhoso de como nossas equipes científicas internacionalmente diversificadas fortalecem a compreensão do nosso sistema solar.”
Juno entrou na órbita de Júpiter em 2016. Durante cada uma das 37 passagens da espaçonave pelo planeta até o momento, um conjunto especializado de instrumentos espiou abaixo de sua turbulenta plataforma de nuvens.
“Anteriormente, Juno nos surpreendeu com indícios de que os fenômenos na atmosfera de Júpiter eram mais profundos do que o esperado”, disse Scott Bolton, principal investigador de Juno do Southwest Research Institute em San Antonio e autor principal do artigo da revista Science sobre a profundidade dos vórtices de Júpiter. “Agora, estamos começando a colocar todas essas peças individuais juntas e obtendo nosso primeiro entendimento real de como funciona a bela e violenta atmosfera de Júpiter – em 3D.”
O radiômetro de micro-ondas (MWR) de Juno permite que os cientistas da missão olhem sob as nuvens de Júpiter e investiguem a estrutura de suas numerosas tempestades de vórtice. A mais famosa dessas tempestades é o anticiclone icônico conhecido como Grande Mancha Vermelha. Mais largo que a Terra, esse vórtice carmesim intrigou os cientistas desde 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 no fundo, com maiores densidades. Os anticiclones, que giram na direção oposta, são mais frios na parte superior, mas mais quentes na parte inferior.
As descobertas também indicam que essas tempestades são muito mais altas do que o esperado, com algumas se estendendo por 60 milhas (100 quilômetros) abaixo do topo das nuvens e outras, incluindo a Grande Mancha Vermelha, se estendendo por mais de 200 milhas (350 quilômetros). Esta descoberta surpreendente demonstra que os vórtices cobrem regiões além daquelas onde a água se condensa e as nuvens se formam, 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 potencialmente detectável por instrumentos que estudam o campo gravitacional de Júpiter. Dois sobrevoos próximos de Juno sobre o local mais famoso de Júpiter forneceram a oportunidade de pesquisar a assinatura gravitacional da tempestade e complementar os resultados do MWR em sua profundidade.
Com Juno viajando baixo sobre o deck de nuvens de Júpiter a cerca de 130.000 mph (209.000 kph), os cientistas Juno foram capazes de medir mudanças de velocidade tão pequenas de 0,01 milímetro por segundo usando uma antena de rastreamento da NASA Deep Space Network, a uma distância de mais de 400 milhões de milhas (650 milhões de quilômetros). Isso permitiu que a equipe restringisse a profundidade da Grande Mancha Vermelha a cerca de 300 milhas (500 quilômetros) abaixo do topo das nuvens.
“A precisão necessária para obter a gravidade da Grande Mancha Vermelha durante o sobrevoo de julho de 2019 é impressionante”, disse Marzia Parisi, cientista Juno do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia e autora principal de um artigo na revista Science sobre sobrevoos gravitacionais do Grande Mancha Vermelha. “Ser capaz de complementar a descoberta do MWR sobre a profundidade nos dá grande confiança de que futuros experimentos de gravidade em Júpiter produzirão resultados igualmente intrigantes.”
Cintos e zonas
Além de ciclones e anticiclones, Júpiter é conhecido por seus cinturões e zonas distintas – faixas de nuvens brancas e avermelhadas que envolvem o planeta. Fortes ventos leste-oeste movendo-se em direções opostas separam as faixas. Juno descobriu anteriormente que esses ventos, ou correntes de jato, atingem profundidades de cerca de 2.000 milhas (cerca de 3.200 quilômetros). Os pesquisadores ainda estão tentando resolver o mistério de como os jatos se formam. Os dados coletados pelo MWR de Juno durante várias passagens revelam uma possível pista: que o gás amônia da atmosfera viaja para cima e para baixo em notável alinhamento com os jatos observados.
“Ao seguir a amônia, encontramos células de circulação nos hemisférios norte e sul que são semelhantes em natureza às ‘células de Ferrel’, que controlam grande parte do nosso clima aqui na Terra”, disse Keren Duer, um estudante graduado do Instituto Weizmann da Science in Israel e principal autor do artigo da revista Science sobre células semelhantes a Ferrel em Júpiter. “Enquanto a Terra tem uma célula Ferrel por hemisfério, Júpiter tem oito – cada uma pelo menos 30 vezes maior.”
Os dados MWR de Juno também mostram que os cinturões e zonas passam por uma transição de cerca de 40 milhas (65 quilômetros) abaixo das nuvens de água de Júpiter. Em profundidades rasas, os cinturões de Júpiter são mais brilhantes em luz de microondas do que as zonas vizinhas. Mas em níveis mais profundos, abaixo das nuvens de água, o oposto é verdadeiro – o que revela uma semelhança com nossos oceanos.
“Estamos chamando este nível de ‘Jovicline’ em analogia a uma camada de transição vista nos oceanos da Terra, conhecida como termoclina – onde a água do mar faz uma transição abrupta de quente para frio relativo”, disse Leigh Fletcher, um cientista participante do Juno da Universidade de Leicester no Reino Unido e principal autor do artigo no Journal of Geophysical Research: Planets realçando as observações de Juno em micro-ondas dos cinturões e zonas temperadas de Júpiter.
Ciclones polares
Juno já havia descoberto arranjos poligonais de tempestades ciclônicas gigantes em ambos os pólos de Júpiter – oito arranjados em um padrão octogonal no norte e cinco arranjados em um padrão pentagonal no sul. Agora, cinco anos depois, os cientistas da missão usando observações do Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) da nave espacial determinaram que esses fenômenos atmosféricos são extremamente resistentes, permanecendo no mesmo local.
“Os ciclones de Júpiter afetam o movimento um do outro, fazendo com que oscile sobre uma posição de equilíbrio”, disse Alessandro Mura, co-investigador de Juno no Instituto Nacional de Astrofísica de Roma e autor de um artigo recente na Geophysical Research Letters sobre oscilações e estabilidade nos ciclones polares de Júpiter. “O comportamento dessas oscilações lentas sugere que elas têm raízes profundas.”
Os dados do JIRAM também indicam que, como os furacões na Terra, esses ciclones querem se mover em direção aos pólos, mas os ciclones localizados no centro de cada pólo os empurram para trás. Este equilíbrio explica onde residem os ciclones e os diferentes números em cada pólo.
Publicado em 30/10/2021 10h13
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