Juno oferece a primeira visão 3D da atmosfera de Júpiter

16/11/2021 11:01

A aparência das faixas de Júpiter é criada pela “camada climática” que forma as nuvens. Esta imagem composta mostra as aparências de Júpiter (da esquerda para a direita) em infravermelho e luz visível obtidas pelo telescópio Gemini North e pelo telescópio espacial Hubble da NASA, respectivamente. Créditos: Gemini International Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong e I. de Pater (UC Berkeley) et al.

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 manchas de nuvens que circundam Júpiter, bem como seus ciclones polares e até mesmo a Grande Mancha Vermelha.

Os pesquisadores publicaram vários artigos sobre as descobertas atmosféricas de Juno na revista Science e no Journal of Geophysical Research: Planets. Há também outros artigos em duas edições recentes da Geophysical Research Letters.

“Essas novas observações de Juno abrem um baú de tesouro para novas informações sobre as enigmáticas características observáveis de Júpiter”, disse Lori Glaze, diretora da Divisão de Ciências Planetárias da NASA em Washington. “Cada artigo lança luz sobre diferentes aspectos dos processos atmosféricos do planeta, um exemplo maravilhoso de como nossas equipes científicas diversificadas internacionalmente reforçam a compreensão do nosso sistema solar.”

Juno entrou na órbita de Júpiter em 2016. Durante cada uma das 37 passagens da sonda espacial1 pelo planeta até o momento, um conjunto de instrumentos especializados estudou abaixo de sua turbulenta cobertura 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 no Southwest Research Institute em San Antonio e principal autor do artigo do Journal Science sobre a profundidade dos vórtices de Júpiter. “Agora, estamos começando a unir todas essas peças individuais e obtendo nossa primeira compreensão real em 3D de como funciona a bela e violenta atmosfera de Júpiter.”

O radiômetro de microondas de Juno (MWR da sigla inglesa para microwave radiometer) permite que os cientistas da missão olhem por baixo das nuvens de Júpiter e investiguem a estrutura de suas numerosas tempestades. A mais famosa dessas tempestades é o icônico anticiclone conhecido como Grande Mancha Vermelha. Maior do que a Terra, esse vórtice de vermelho intenso intrigou os cientistas desde sua descoberta, há quase dois séculos.

Os novos resultados mostram que os ciclones são mais quentes na parte superior, com densidades atmosféricas mais baixas, enquanto são mais frios na parte inferior, com densidades mais altas. Os anticiclones, que giram na direção oposta, são mais frios na parte superior, porém mais quentes na parte inferior.

Esta ilustração combina uma imagem do instrumento JunoCam, a bordo da nave espacial Juno da NASA, com uma imagem composta da Terra, para representar o tamanho e a profundidade da Grande Mancha Vermelha de Júpiter. Créditos: JunoCam; Dados de imagem: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS; Processamento de imagem JunoCam: Kevin M. Gill (CC BY); Imagem da Terra: NASA

As descobertas também indicam que essas tempestades são muito maiores do que o esperado, algumas se estendendo 100 quilômetros abaixo das nuvens e outras, incluindo a Grande Mancha Vermelha, se estendendo por mais de 350 quilômetros. Esta surpreendente descoberta mostra 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 indicam que a concentração de massa atmosférica dentro da tempestade pode ser detectada por instrumentos que estudam o campo gravitacional de Júpiter. Em dois sobrevoos aproximados de Juno sobre o local mais famoso de Júpiter forneceram uma oportunidade para pesquisar a gravidade da tempestade e complementar os resultados do MWR sobre sua profundidade.

Com Juno viajando baixo sobre a plataforma de nuvens de Júpiter a cerca de 209.000 quilômetros por hora, os cientistas puderam medir mudanças de velocidade tão pequenas quanto 0,01 milímetros por segundo, usando uma antena de rastreamento da Deep Space Network da NASA, que esta a mais de 650 milhões quilômetros de distância. Isso permitiu que a equipe delimitasse a profundidade da Grande Mancha Vermelha a cerca de 500 quilômetros abaixo do topo das nuvens.

“A precisão necessária para obter a gravidade da Grande Mancha Vermelha durante o sobrevoo em julho de 2019 é surpreendente”, disse Marzia Parisi, cientista Juno do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) no sul da Califórnia e autora principal de um artigo no Journal Science sobre os voos gravitacionais da Grande Mancha Vermelha. “Ser capaz de complementar as descobertas do MWR em profundidade nos dá grande confiança de que os futuros experimentos da gravidade em Júpiter produzirão resultados igualmente intrigantes.”

Cinturões e zonas.

Além de ciclones e anticiclones, Júpiter é conhecido por seus cinturões e zonas distintas: as faixas de nuvens brancas e avermelhadas que envolvem o planeta. Fortes ventos leste-oeste movendo-se em direções opostas separam as faixas. Juno descobriu que esses ventos, ou correntes de jato, atingem profundidades de aproximadamente 3.200 quilômetros. Os pesquisadores ainda estão tentando resolver o mistério de como estas correntes se formam. Os dados coletados pelo MWR de Juno durante vários voos revelam uma possível pista: o gás amônia na atmosfera viaja para cima e para baixo em notável alinhamento com as correntes de jatos observadas.

“Seguindo a amônia, encontramos células circulantes nos hemisférios norte e sul que são de natureza similar às ‘células de Ferrel’, que controlam grande parte do nosso clima aqui na Terra”, disse Keren Duer, um estudante pós-graduado do Instituto de Ciências Weizmann em Israel e principal autor do artigo do Journal Science sobre células similares as 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 fazem uma transição a cerca de 65 quilômetros abaixo das nuvens de água de Júpiter. Em pouca profundidade, os cinturões de Júpiter são mais brilhantes na luz de micro-ondas do que as áreas vizinhas. Mas em níveis mais profundos, abaixo das nuvens de água, ocorre o oposto, revelando uma semelhança com nossos oceanos.

“Chamamos esse nível de “Jovicline” em analogia a uma camada de transição vista nos oceanos da Terra, conhecida como termoclina, onde a água do mar passa abruptamente de relativamente quente para relativamente fria”, disse Leigh Fletcher, um cientista participante do Juno da Universidade de Leicester no Reino Unido e principal autor do artigo do Journal of Geophysical Research: Planets que destaca as observações de micro-ondas de Juno dos cinturões e zonas temperadas de Júpiter.

Ciclones polares.

Juno havia descoberto formações poligonais de tempestades ciclônicas gigantes em ambos os polos de Júpiter: oito dispostos em um padrão octogonal no norte e cinco dispostos em um padrão pentagonal no sul. Agora, cinco anos depois, cientistas da missão usando as observações do Jovian Infrared Auroral Mapper (JIRAM) da nave espacial, determinaram que esses fenômenos atmosféricos são extremamente resistentes e permanecem no mesmo local.

“Os ciclones de Júpiter afetam o movimento uns dos outros, fazendo-os oscilar em torno de 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 as oscilações e estabilidades 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 polos, mas os ciclones localizados no centro de cada polo os empurram para trás. Este equilíbrio explica onde residem os ciclones e os diferentes números em cada polo.

Mais sobre a missão.

JPL, uma divisão da Caltech em Pasadena, Califórnia, gerencia a missão Juno. Juno faz parte do programa New Frontiers da NASA, que é gerenciado no Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, para a agência Science Mission Directorate em Washington. A Lockheed Martin Space em Denver construiu e opera a sonda espacial.

Você pode obter mais informações (em inglês) sobre Juno aqui:

Versão para o espanhol traduzido por CEV-MDSCC

Versão para o português traduzido por Max Bilck

Fonte: https://ciencia.nasa.gov/juno-ofrece-la-primera-vista-en-3d-de-la-atmosfera-de-jupiter

Publicado em 29 de outubro de 2021

1 Para ajudar e enriquecer a leitura, alguns links (em inglês) foram acrescentados ao texto original.