Primeira visão 3D da atmosfera de Júpiter é revelada pela Nasa

Novas descobertas da sonda Juno da NASA que orbita 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 circundam Júpiter, bem como seus ciclones polares e até mesmo a Grande Mancha Vermelha.

Pesquisadores publicaram vários artigos sobre as descobertas atmosféricas de Juno hoje na revista Science e no Journal of Geophysical Research: Planets.

Juno entrou na órbita de Júpiter em 2016. Durante cada uma das 37 passagens do planeta até o momento, um conjunto especializado de instrumentos olhou abaixo de seu turbulento deck de nuvens.

O radiômetro de micro-ondas de Juno (MWR) permite que os cientistas da missão espiem sob os topos de nuvens de Júpiter e sondam a estrutura de suas numerosas tempestades de vórtice. A mais famosa dessas tempestades é o icônico anticiclone conhecido como a Grande Mancha Vermelha. Mais amplo que a Terra, este vórtice vermelho tem intrigado os cientistas desde sua descoberta há quase dois séculos.

Os novos resultados mostram que os ciclones são mais quentes no topo, com densidades atmosféricas mais baixas, enquanto eles são mais frios na parte inferior, com densidades mais altas. Os anticiclones, que giram na direção oposta, são mais frios na parte superior, mas mais quentes na parte inferior.

Os achados também indicam que essas tempestades são muito mais altas do que o esperado, com algumas se estendendo 100 quilômetros abaixo do topo das nuvens e outras, incluindo a Grande Mancha Vermelha, estendendo-se por mais de 350 quilômetros. Esta descoberta surpresa demonstra que os vórtices cobrem regiões além daquelas onde a água se condensa e nuvens se formam, abaixo da profundidade onde a luz solar aquece a atmosfera.

A altura e o tamanho da Grande Mancha Vermelha significa que a concentração de massa atmosférica dentro da tempestade potencialmente poderia ser detectável por instrumentos que estudam o campo gravitacional de Júpiter. Dois voos próximos de Juno sobre o local mais famoso de Júpiter proporcionaram a oportunidade de procurar a assinatura gravitacional da tempestade e complementar os resultados do MWR em sua profundidade.

Com Juno viajando baixo sobre o convés de nuvens de Júpiter a cerca de 209.000 km/h, os cientistas juno foram capazes de medir as mudanças de velocidade como pequenas 0,01 milímetros por segundo usando uma antena de rastreamento da Rede Espacial Profunda da NASA, a uma distância de mais de 650 milhões de quilômetros. Isso permitiu que a equipe restringisse a profundidade da Grande Mancha Vermelha a cerca de 500 quilômetros abaixo 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 principal autora de um artigo no Journal Science sobre sobrevoos gravitacionais da Grande Mancha Vermelha. “Ser capaz de complementar a descoberta da 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 distintos cinturões e zonas – faixas brancas e avermelhadas de nuvens que envolvem o planeta. Fortes ventos leste-oeste movendo-se em direções opostas separam as bandas. Juno descobriu anteriormente que esses ventos, ou correntes de jato, atingem profundidades de cerca de 2.000 milhas (aproximadamente 3.200 quilômetros). Os pesquisadores ainda estão tentando resolver o mistério de como as correntes de jato se formam. Dados coletados pelo MWR de Juno durante várias passagens revelam uma possível pista: que o gás de amônia da atmosfera viaja para cima e para baixo em notável alinhamento com as correntes de jato observadas.

“Seguindo a amônia, encontramos células de circulação nos hemisférios norte e sul que são semelhantes na natureza às ‘células gigantescas', que controlam grande parte do nosso clima aqui na Terra”, disse Keren Duer, estudante de pós-graduação do Instituto Weizmann de Ciência em 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 de MWR da Juno também mostram que os cinturões e zonas passam por uma transição de cerca de 65 quilômetros abaixo das nuvens de água de Júpiter. Em profundidades rasas, os cintos de Júpiter são mais brilhantes em luz de micro-ondas 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 esse nível de ‘Jovicline' em analogia a uma camada transitória vista nos oceanos da Terra, conhecida como termoclina – onde a água do mar transita bruscamente de relativamente quente para relativo frio”, disse Leigh Fletcher, cientista participante da Juno da Universidade de Leicester, no Reino Unido, e principal autor do artigo no Journal of Geophysical Research: Planetas destacando as observações de Juno sobre os cinturões e zonas temperadas de Júpiter.

Ciclones Polares

Juno descobriu anteriormente arranjos 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 pentágono no sul. Agora, cinco anos depois, os cientistas da missão usando observações do Mapeador Auroral Infravermelho Joviano (JIRAM) determinaram que esses fenômenos atmosféricos são extremamente resistentes, permanecendo no mesmo local.

“Os ciclones de Júpiter afetam o movimento uns dos outros, fazendo com que eles oscilam sobre uma posição de equilíbrio”, disse Alessandro Mura, co-pesquisador do Instituto Nacional de Astrofísica em Roma e autor principal de um recente artigo em Cartas de Pesquisa Geofísica sobre oscilações e estabilidade nos ciclones polares de Júpiter. “O comportamento dessas oscilações lentas sugere que eles têm raízes profundas.”

Os dados da JIRAM também indicam que, como furacões na Terra, esses ciclones querem se mover para o polo, mas os ciclones localizados no centro de cada polo os empurram para trás. Esse equilíbrio explica onde residem os ciclones e os diferentes números em cada polo.

Texto traduzido do Original em nasa.gov