Telescópio espacial James Webb revela corrente de jato na atmosfera de Júpiter – ‘Nos surpreendeu totalmente’

Esta imagem de Júpiter obtida pela NIRCam (Near-Infrared Camera) do Telescópio Espacial James Webb da NASA mostra detalhes impressionantes do majestoso planeta em luz infravermelha. Nesta imagem, o brilho indica altitude elevada. As numerosas “manchas” e “riscas” brancas brilhantes são provavelmente topos de nuvens de altitudes muito elevadas de tempestades convectivas condensadas. As auroras, que aparecem em vermelho nesta imagem, estendem-se a altitudes mais elevadas acima dos pólos norte e sul do planeta. Em contraste, as faixas escuras ao norte da região equatorial têm pouca cobertura de nuvens. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Leigh Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)

DOI: 10.1038/s41550-023-02099-2
Credibilidade: 989
#Júpiter 

A estreita corrente de jato perto do equador de Júpiter tem ventos viajando a 550 KM por hora.

Júpiter tem algumas das características atmosféricas mais visíveis do nosso sistema solar. A Grande Mancha Vermelha do planeta, suficientemente grande para envolver a Terra, é quase tão conhecida como alguns dos vários rios e montanhas do planeta que chamamos de lar.

No entanto, tal como a Terra, Júpiter está em constante mudança e ainda há muito que aprender sobre o planeta. O Telescópio Espacial James Webb da NASA está desvendando alguns desses mistérios, revelando novas características de Júpiter que nunca vimos antes, incluindo um jato de alta velocidade sobrevoando o equador do planeta. Embora a corrente de jato não seja tão visualmente aparente ou impressionante como algumas das outras características de Júpiter, está a dar aos investigadores uma visão incrível sobre como as camadas da atmosfera do planeta interagem entre si e como o James Webb irá ajudar nestas investigações no futuro.

Pesquisadores usando a NIRCam (Near-Infrared Camera) do Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriram uma corrente de jato de alta velocidade situada sobre o equador de Júpiter, acima das principais camadas de nuvens. Em um comprimento de onda de 2,12 mícrons, observado entre altitudes de cerca de 20 a 35 quilômetros acima do topo das nuvens de Júpiter, os pesquisadores detectaram vários cisalhamentos de vento, ou áreas onde a velocidade do vento muda com a altura ou com a distância, o que lhes permitiu rastrear o jato. Esta imagem destaca várias características em torno da zona equatorial de Júpiter que, entre uma rotação do planeta (10 horas), são claramente perturbadas pelo movimento da corrente de jato. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Leigh Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)

Telescópio Espacial James Webb descobre novo recurso na atmosfera de Júpiter

O Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriu uma característica nova e nunca antes vista na atmosfera de Júpiter. A corrente de jato de alta velocidade, que se estende por mais de 4.800 quilômetros de largura, fica sobre o equador de Júpiter, acima das principais plataformas de nuvens. A descoberta deste jato está a fornecer informações sobre como as camadas da famosa atmosfera turbulenta de Júpiter interagem entre si e como o James Webb é o único capaz de rastrear essas características.

“Isto é algo que nos surpreendeu totalmente”, disse Ricardo Hueso, da Universidade do País Basco, em Bilbao, Espanha, principal autor do artigo que descreve as descobertas. “O que sempre vimos como neblinas turvas na atmosfera de Júpiter agora aparecem como características nítidas que podemos acompanhar juntamente com a rápida rotação do planeta.”

Recursos exclusivos de imagem do James Webb

A equipe de pesquisa analisou dados da NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb capturados em julho de 2022. O programa Early Release Science – liderado conjuntamente por Imke de Pater da Universidade da Califórnia, Berkeley e Thierry Fouchet do Observatório de Paris – foi projetado para tire imagens de Júpiter com 10 horas de intervalo, ou um dia de Júpiter, em quatro filtros diferentes, cada um capaz de detectar mudanças em pequenas características em diferentes altitudes da atmosfera de Júpiter.

Júpiter tem uma atmosfera em camadas, e esta ilustração mostra como o James Webb é o único capaz de coletar informações das camadas mais altas da atmosfera do que antes. Os cientistas conseguiram usar o James Webb para identificar a velocidade do vento em diferentes camadas da atmosfera de Júpiter, a fim de isolar o jato de alta velocidade. As observações de Júpiter foram feitas com intervalos de 10 horas, ou um dia de Júpiter, em três filtros diferentes, mencionados aqui, cada um deles capaz de detectar alterações em pequenas características em diferentes altitudes da atmosfera de Júpiter. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Leigh Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Andi James (STScI)

“Embora vários telescópios terrestres, naves espaciais como Juno e Cassini da NASA e o Telescópio Espacial Hubble da NASA tenham observado as mudanças nos padrões climáticos do sistema joviano, o James Webb já forneceu novas descobertas sobre os anéis de Júpiter, satélites e sua atmosfera”, observou de Pater.

Camadas atmosféricas contrastantes

Embora Júpiter seja diferente da Terra em muitos aspectos – Júpiter é um gigante gasoso, a Terra é um mundo rochoso e temperado – ambos os planetas têm atmosferas em camadas. Os comprimentos de onda infravermelho, visível, de rádio e de luz ultravioleta observados por essas outras missões detectam as camadas mais baixas e mais profundas da atmosfera do planeta – onde residem tempestades gigantescas e nuvens de gelo de amônia.

Por outro lado, o olhar do James Webb mais para o infravermelho próximo do que antes é sensível às camadas de maior altitude da atmosfera, cerca de 15-30 milhas (25-50 quilómetros) acima do topo das nuvens de Júpiter. Nas imagens do infravermelho próximo, as neblinas de alta altitude normalmente aparecem embaçadas, com brilho aprimorado na região equatorial. Com o James Webb, os detalhes mais sutis são resolvidos dentro da faixa brilhante e nebulosa.

Esta ilustração de relâmpagos, torres convectivas (névoas de trovão), nuvens em águas profundas e clareiras na atmosfera de Júpiter é baseada em dados recolhidos pela sonda Juno, pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo Observatório Gemini. Juno detecta sinais de rádio gerados por descargas atmosféricas. Como as ondas de rádio podem passar por todas as camadas de nuvens de Júpiter, Juno é capaz de detectar relâmpagos em nuvens profundas, bem como relâmpagos no lado diurno do planeta. O Hubble detecta a luz solar refletida nas nuvens da atmosfera de Júpiter. Diferentes comprimentos de onda penetram em diferentes profundidades nas nuvens, dando aos pesquisadores a capacidade de determinar as alturas relativas dos topos das nuvens. Gemini mapeia a espessura das nuvens frias que bloqueiam a luz infravermelha térmica das camadas atmosféricas mais quentes abaixo das nuvens. Nuvens espessas aparecem escuras nos mapas infravermelhos, enquanto as clareiras aparecem brilhantes. A combinação de observações pode ser usada para mapear a estrutura das nuvens em três dimensões e inferir detalhes da circulação atmosférica. Nuvens espessas e altas se formam onde o ar úmido sobe (ressurgência e convecção ativa). As clareiras se formam onde o ar mais seco desce (ressurgência). As nuvens mostradas sobem cinco vezes mais alto do que torres convectivas semelhantes na atmosfera relativamente rasa da Terra. A região ilustrada cobre uma extensão horizontal um terço maior que a do território continental dos Estados Unidos. Crédito: NASA, ESA, M.H. Wong (UC Berkeley) e A. James e MW Carruthers (STScI)

Propriedades do novo Jet Stream

A corrente de jato recém-descoberta viaja a cerca de 320 milhas por hora (515 quilômetros por hora), o dobro dos ventos sustentados de um furacão de categoria 5 aqui na Terra. Está localizado a cerca de 40 quilómetros acima das nuvens, na estratosfera inferior de Júpiter (ver gráfico acima).

Ao comparar os ventos observados pelo James Webb em grandes altitudes com os ventos observados em camadas mais profundas pelo Hubble, a equipe conseguiu medir a rapidez com que os ventos mudam com a altitude e geram cisalhamentos de vento.

Embora a excelente resolução e cobertura de comprimento de onda do James Webb tenham permitido a detecção de pequenas feições de nuvens usadas para rastrear o jato, as observações complementares do Hubble feitas um dia após as observações do James Webb também foram cruciais para determinar o estado base da atmosfera equatorial de Júpiter e observar o desenvolvimento de tempestades convectivas no equador de Júpiter não estão conectadas ao jato.

“Sabíamos que os diferentes comprimentos de onda do James Webb e do Hubble revelariam a estrutura tridimensional das nuvens de tempestade, mas também fomos capazes de usar o tempo dos dados para ver a rapidez com que as tempestades se desenvolvem”, acrescentou o membro da equipe Michael Wong, da Universidade de Califórnia, Berkeley, que liderou as observações associadas do Hubble.

Observações e implicações futuras

Os pesquisadores estão ansiosos por observações adicionais de Júpiter com o James Webb para determinar se a velocidade e a altitude do jato mudam ao longo do tempo.

“Júpiter tem um padrão complicado, mas repetível, de ventos e temperaturas na sua estratosfera equatorial, muito acima dos ventos nas nuvens e neblinas medidas nestes comprimentos de onda”, explicou Leigh Fletcher, membro da equipa, da Universidade de Leicester, no Reino Unido. “Se a força deste novo jato estiver ligada a este padrão estratosférico oscilante, podemos esperar que o jato varie consideravelmente ao longo dos próximos 2 a 4 anos – será realmente emocionante testar esta teoria nos próximos anos.”

“É incrível para mim que, depois de anos rastreando as nuvens e os ventos de Júpiter em vários observatórios, ainda tenhamos mais a aprender sobre Júpiter, e características como este jato possam permanecer ocultas até que essas novas imagens NIRCam sejam tiradas em 2022”, continuou Fletcher.

Os resultados dos pesquisadores foram publicados recentemente na Nature Astronomy.

Publicado em 23/10/2023 18h24

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