5381: Medidos pela primeira vez em Júpiter ventos estratosféricos muito fortes

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/JÚPITER

Esta imagem mostra uma representação artística dos ventos na estratosfera de Júpiter perto do pólo sul do planeta, com as linhas azuis a representarem as velocidades dos ventos. Estas linhas estão sobrepostas a uma imagem real de Júpiter, obtida pela câmara JunoCam instalada a bordo da sonda espacial Juno da NASA.
As famosas bandas de nuvens de Júpiter estão situadas na atmosfera inferior, onde já se tinham anteriormente medido ventos. No entanto, detectar ventos logo por cima desta camada atmosférica, na estratosfera, é muito mais difícil porque não existem nuvens nesta zona. Ao analisar os resultados da colisão de um cometa em 1994 e com o auxílio do ALMA, do qual o ESO é um parceiro, os investigadores conseguiram detectar ventos estratosféricos extremamente fortes, com velocidades de até 1450 km/hora, perto dos pólos de Júpiter.
Crédito: ESO/L. Calçada & NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

Com o auxílio do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro, uma equipa de astrónomos mediu directamente e pela primeira vez ventos na atmosfera intermédia de Júpiter. Ao analisar o resultado da colisão de um cometa em 1994, os investigadores descobriram ventos muito fortes, com velocidades de até 1450 km/hora, perto dos pólos de Júpiter, o que pode apontar para o que a equipa descreveu como um “monstro meteorológico único no nosso Sistema Solar”.

Júpiter é famoso pelas suas distintas bandas vermelhas e brancas: nuvens serpenteantes de gás em movimento que os astrónomos usam tradicionalmente para seguir os ventos na baixa atmosfera de Júpiter. Os cientistas observam também brilhos intensos, as chamadas auroras, perto dos pólos do planeta gigante, que parecem estar associadas a ventos fortes na atmosfera superior. No entanto, e até agora, os investigadores nunca tinham medido de forma directa padrões de vento entre estas duas camadas atmosféricas, i.e., na estratosfera.

Medir velocidades do vento na estratosfera de Júpiter usando as técnicas normais de seguimento das nuvens é impossível devido à ausência de nuvens nesta parte da atmosfera. No entanto, e com a ajuda do cometa Shoemaker-Levy 9, que colidiu com o gigante gasoso de forma espectacular em 1994, os astrónomos tiveram a oportunidade de fazer estas medições utilizando uma técnica alternativa. O impacto deste cometa no planeta deu origem a novas moléculas na estratosfera de Júpiter, as quais se têm estado a movimentar com os ventos desde essa altura.

Uma equipa de astrónomos, liderada por Thibault Cavalié do Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux em França, seguiu uma dessas moléculas — cianeto de hidrogénio (HCN) — para medir directamente “jactos” estratosféricos em Júpiter. Os cientistas usam a palavra “jacto” para se referirem a bandas estreitas de ventos na atmosfera, tal como as correntes de jacto na Terra.

“O resultado mais espectacular que obtivemos foi a detecção de jactos muito fortes, com velocidades de até 400 metros por segundo, localizados por baixo das auroras, perto dos pólos,” diz Cavalié. Estas velocidades dos ventos, equivalentes a cerca de 1450 km/hora, correspondem a mais do dobro das velocidades das tempestades mais fortes observadas na Grande Mancha Vermelha de Júpiter e a mais do triplo das velocidades dos ventos medidas nos tornados mais extremos da Terra.

“Esta nossa detecção indica que estes jactos se podem comportar como um vórtice gigante com um diâmetro de até quatro vezes o tamanho da Terra e com cerca de 900 km de altura,” explica o co-autor do trabalho Bilal Benmahi, também do Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux. “Um vórtice deste tamanho pode bem ser um ‘monstro meteorológico’ único no nosso Sistema Solar,” acrescenta Cavalié.

Os astrónomos já sabiam da existência de ventos fortes perto dos pólos de Júpiter, mas situados muito mais alto na atmosfera, a centenas de quilómetros por cima da área de foco deste novo estudo, o qual foi publicado a semana passada na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics. Estudos anteriores previam que estes ventos na atmosfera superior diminuiriam em velocidade e desapareceriam muito antes de chegar às profundidades correspondentes à estratosfera. No entanto, “os novos dados ALMA dizem-nos o contrário,” refere Cavalié, acrescentando que o facto de descobrir estes ventos estratosféricos fortes perto dos pólos de Júpiter constituiu uma “verdadeira surpresa”.

A equipa utilizou 42 das 66 antenas de alta precisão do ALMA, localizadas no deserto do Atacama no norte do Chile, para analisar as moléculas de cianeto de hidrogénio que se têm estado a deslocar na estratosfera de Júpiter desde o impacto do cometa Shoemaker-Levy 9. Os dados ALMA permitiram medir o desvio de Doppler — variações minúsculas na frequência da radiação emitida pelas moléculas — causado pelos ventos nesta região do planeta. “Ao medir estas variações, pudemos determinar a velocidade dos ventos, um pouco como podemos determinar a velocidade de um comboio a passar pela variação na frequência do apito do comboio,” explica o coautor do estudo Vincent Hue, um cientista planetário do SwRI (Southwest Research Institute) nos EUA.

Para além dos surpreendentes ventos polares, a equipa usou também o ALMA para confirmar a existência de ventos estratosféricos fortes em torno do equador do planeta ao medir directamente, e também pela primeira vez, as suas velocidades. Os jactos descobertos nesta região do planeta têm velocidades médias de cerca de 600 km por hora.

As observações ALMA necessárias para seguir os ventos estratosféricos nos pólos e no equador de Júpiter necessitaram de menos de 30 minutos em termos de tempo de telescópio. “Os altos níveis de detalhe que conseguimos atingir em tão pouco tempo demonstram bem o extraordinário poder do ALMA,” disse Thomas Greathouse, cientista no SwRI e co-autor do estudo. “Achei surpreendente obter a primeira medição directa destes ventos.”

“Estes resultados do ALMA abrem uma nova janela no estudo das regiões aurorais de Júpiter, algo inesperado a apenas alguns meses atrás,” disse Cavalié. “Esta descoberta preparou também o palco para as medições, semelhantes mas mais extensas, que serão levadas a cabo pela missão JUICE e o seu instrumento de ondas submilimétricas,” acrescenta Greathouse, referindo-se ao JUpiter ICy moons Explorer da ESA, que se espera que seja lançado no próximo ano.

O ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, que deverá ver a sua primeira luz durante a segunda metade desta década, irá também explorar Júpiter. O telescópio será capaz de fazer observações extremamente detalhadas das auroras do planeta, fornecendo-nos assim mais informações sobre a atmosfera de Júpiter.

Astronomia On-line
23 de Março de 2021

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