633: Juno resolve mistério com 39 anos dos raios de Júpiter

 

Desde que a sonda Voyager 1 da NASA passou por Júpiter, em Março de 1979, os cientistas têm procurado descobrir a origem das descargas eléctricas em Júpiter. Esse encontro confirmou a existência dos relâmpagos jovianos, de que a teoria falava há séculos. Mas quando a sonda avançou, os dados mostraram que os sinais de rádio associados às descargas eléctricas não correspondiam aos sinais produzidos pelos raios aqui na Terra.

Num novo artigo, publicado na revista Nature, os cientistas da missão Juno da NASA descrevem agora como as descargas eléctricas em Júpiter são análogas às da Terra, embora tenham uma distribuição praticamente oposta.

Ilustração da distribuição de raios no hemisfério norte de Júpiter, composta por uma imagem da JunoCam e por desenhos ilustrativos. Os dados da missão Juno indicam que a maior parte das descargas eléctricas em Júpiter acontecem perto dos pólos.
Créditos: NASA/JPL-Caltech/SwRI/JunoCam.

“Independentemente do planeta, os raios agem como transmissores de rádio – enviando ondas de rádio quando cruzam o céu,” disse Shannon Brown, do Laboratório de Propulsão a Jacto da NASA, em Pasadena, Califórnia, cientista da Juno e principal autora do estudo. “Mas até à Juno, os sinais de raios registados pelas sondas espaciais (Voyager 1 e 2, Galileo, Cassini) limitaram-se a detecções visuais ou então foram registados na faixa dos quilohertz do espectro de rádio, apesar de terem sido procurados sinais na faixa dos megahertz. Houve muitas teorias a tentar dar uma explicação, mas nenhuma chegou à resposta.”

Chega a Juno, que está na órbita de Júpiter desde 4 de Julho de 2016. No seu conjunto de instrumentos altamente sensíveis está o MWR (Microwave Radiometer Instrument), que regista as emissões do gigante gasoso num amplo espectro de frequências.

“Nos dados das oito primeiras passagens, o MWR detectou 377 descargas eléctricas,” disse Brown. “Foram gravadas na faixa dos megahertz e dos gigahertz, que é onde se detectam as emissões de raios terrestres. Julgamos que a razão pela qual somos os únicos a observar isto se deve ao facto de a Juno estar a voar mais perto dos raios que nunca, e estarmos à procura numa frequência de rádio que passa facilmente através da ionosfera de Júpiter.”

Ao mesmo tempo que mostra como os raios de Júpiter são semelhantes aos da Terra, o novo estudo também observa que estes relâmpagos surgem em cada planeta em locais muito diferentes.

“A distribuição de raios em Júpiter é oposta à distribuição na Terra,” disse Brown. “Há muita actividade perto dos pólos de Júpiter, mas nenhuma perto do equador. Ora, isto não se aplica ao nosso planeta – basta perguntar a alguém que more nos trópicos.”

Porque motivo se concentram os raios na Terra perto do equador e em Júpiter perto dos pólos? A resposta relaciona-se com o calor.

Sabe-se que a Terra recebe a maior parte do calor externamente, da radiação solar. Como o equador terrestre é mais directamente afectado pela luz do Sol, o ar quente e húmido sobe (por convecção) mais livremente, alimentando as trovoadas e produzindo mais raios nessa região.

A órbita de Júpiter está cinco vezes mais distante do Sol que a da Terra, o que significa que o planeta gigante recebe 25 vezes menos luz solar que a Terra. A atmosfera de Júpiter recebe a maior parte do calor de dentro do planeta, porém, os raios solares não são irrelevantes. Eles fornecem algum calor que aquece mais o equador de Júpiter que os pólos – tal como acontece na Terra. Os cientistas acreditam que este aquecimento equatorial é suficiente para criar estabilidade na atmosfera superior de Júpiter, inibindo a subida do ar quente a partir de dentro. Os pólos, que não recebem esse calor na atmosfera superior, ficam sem estabilidade atmosférica, o que permite que os gases quentes do interior de Júpiter subam, estimulando a convecção e criando, deste modo, condições para os raios.

“Estas descobertas podem ajudar-nos a compreender melhor a composição, circulação e os fluxos de energia em Júpiter,” disse Brown. Mas surge ainda uma outra questão: “embora observemos raios próximos a ambos os pólos, por que é que são principalmente registados no pólo norte de Júpiter?”

Num segundo artigo, publicado na revista Nature Astronomy, Ivana Kolmašová, da Academia Checa de Ciências, em Praga, e a sua equipa apresentam o maior banco de dados de emissões de rádio de baixa frequência geradas por raios em torno de Júpiter (whistlers) até à data. O conjunto, com mais de 1600 sinais recolhidos pelo instrumento Waves da Juno, é quase 10 vezes superior ao registado pela Voyager 1. A Juno detectou picos de quatro relâmpagos por segundo (semelhantes a taxas observadas em tempestades na Terra) que são seis vezes superiores aos picos detectados pela Voyager 1.

“Estas descobertas só podiam acontecer com a Juno,” disse Scott Bolton, do Southwest Research Institute, San Antonio, investigador principal da Juno. “A sua órbita única permite que a sonda voe mais perto de Júpiter que qualquer outra sonda na história, e por isso a força do sinal do que o planeta está a irradiar é mil vezes mais forte. Além disso, contamos com instrumentos de micro-ondas e de ondas de plasma de última geração, que nos permitem detectar até mesmo os sinais de luz fracos da cacofonia das emissões de rádio de Júpiter.”

A sonda Juno fará o seu 13º voo sobre os misteriosos topos de nuvens de Júpiter no dia 16 de Julho.

Fonte da notícia: NASA
Portal do Astrónomo
Teresa Direitinho
7 Junho, 2018

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546: Sonda Galileu viu água na lua Europa há 20 anos (mas a NASA não deu por isso)

K. Retherford / Southwest Research Institute
Vapor de água em Europa

A NASA anunciou ter mais sinais de que a lua Europa tem jactos de água. A sonda Galileu já os tinha visto em 1997, mas a NASA não tinha percebido.

Apesar de os dados serem antigos, uma nova análise da NASA acabou de dar aos cientistas mais uma razão para encarar a lua Europa como um dos principais alvos na busca de vida extraterrestre, depois de os investigadores terem encontrado sinais de plumas de água.

A NASA já tinha confirmado a existência de um oceano de água líquida debaixo da camada de gelo que compõe a superfície da lua de Júpiter, mas agora, quase dois anos depois, a agência espacial norte-americana tem mais novidades sobre esta descoberta.

Agora, há ainda mais evidências de que existem aberturas na superfície por onde a água é ejectada para o exterior. Esta teoria é muito antiga. Aliás, a sonda Galileu, que sobrevoou o satélite no final dos anos 90, já tinha passado por cima dessas plumas. Mas a NASA não deu por isso.

De acordo com o Observador, a sonda Galileu notou numa anomalia térmica. Enquanto sobrevoava a 206 quilómetros de altitude, observou um segundo campo magnético que parecia conter o principal. Mas ninguém sabia o que isso significava.

Mais tarde, a sonda Cassini sobrevoou Encélado e encontrou o mesmo fenómeno. Embora os astrónomos suspeitassem que essas anomalias eram provocadas por jactos de água, nem mesmo as imagens do Telescópio Hubble permitiram confirmar essas teorias.

Mas 20 anos depois, os investigadores centraram-se nas análises feitas pela sonda Galileu e analisaram-nas com mais atenção. “Os sinais da existência de plumas sempre esteve a um nível intrigante, mas não definitivo”, recorda o Instituto de Tecnologia de Califórnia.

“É difícil perceber a menos que se esteja à procura. Estas plumas são muito difusas – não é como se se estivesse a voar por cima de uma mangueira sem perceber”, descreve o Jet Propulsion Laboratory da NASA.

Quem tomou a iniciativa foi uma equipa da Universidade de Michigan, liderada por Xianzhe Jia, cujo estudo foi publicado na Nature. As plumas em Encélado, captadas pela Cassini, foram uma grande ajuda para a equipa, já que havia características do campo magnético de Encélado muito semelhantes às encontradas em Europa: os géiseres de água.

Contudo, ainda não há certezas absolutas. Para isso, teremos de esperar até que a NASA tenha a oportunidade de olhar melhor para Europa, nomeadamente durante a missão Europa Clipper, que poderá ser lançada em Junho de 2022. A ESA tem também uma missão planeada, a Jupiter Icy Moons Explorer, que deverá ser lançada na mesma altura.

ZAP //

Por ZAP
16 Maio, 2018

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542: DADOS ANTIGOS REVELAM EVIDÊNCIAS NOVAS SOBRE AS PLUMAS DE EUROPA

Impressão de artista de Júpiter e de Europa (no plano da frente) com a sonda Galileo depois de passar pela pluma expelida da superfície da lua. Uma nova simulação de computador dá-nos uma ideia de como o campo magnético interagiu com a pluma. As linhas do campo magnético (em azul) mostram como a pluma interage com o fluxo ambiente de plasma joviano. As cores vermelhas das linhas mostram áreas mais densas de plasma.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Universidade de Michigan

Cientistas que reexaminavam dados de uma antiga missão desenterraram novas informações acerca da tentadora questão da habitabilidade da lua de Júpiter, Europa. Os dados fornecem evidências independentes de que o reservatório de água líquida à sub-superfície da lua pode estar a libertar plumas de vapor de água acima da sua camada de gelo.

Dados recolhidos pela sonda Galileo da NASA em 1997 foram submetidos a modelos computacionais novos e avançados para desvendar um mistério – uma breve curva localizada no campo magnético – que até agora não tinha explicação. Imagens ultravioletas anteriores pelo Telescópio Espacial Hubble em 2012 haviam sugerido a presença de plumas, mas esta nova análise usou dados recolhidos muito mais perto da fonte e é considerada um forte suporte que corrobora as plumas. Os achados foram publicados na edição de ontem da revista Nature Astronomy.

A investigação foi liderada por Xianzhe Jia, físico espacial da Universidade de Michigan, em Ann Arbor, EUA, autor principal do artigo científico. Jia é também co-investigador de dois instrumentos que viajarão a bordo da Europa Clipper, a próxima missão da NASA a explorar a potencial habitabilidade da lua.

“Os dados estavam lá, mas precisávamos de modelagem sofisticada para dar sentido à observação,” comenta Jia.

A equipa de Jia foi inspirada a mergulhar de volta nos dados da Galileo por Melissa McGrath do Instituto SETI em Mountain View, no estado norte-americano da Califórnia. Membro da equipa científica da Europa Clipper, McGrath fez uma apresentação aos cientistas da equipa, destacando outras observações de Europa pelo Hubble.

“Um dos locais que mencionou lembrou-me algo. A Galileo realmente fez um ‘flyby’ por esse local, e foi o mais próximo que já tivemos. Percebemos que tínhamos que voltar,” realça Jia. “Precisávamos ver se havia alguma coisa nos dados que nos pudesse dizer se havia ou não uma pluma.”

Aquando da passagem rasante de 1997, cerca de 200 km acima da superfície de Europa, a equipa da Galileo não suspeitava que a nave pudesse estar a raspar uma pluma emanada pela lua gelada. Agora, Jia e a sua equipa pensam que o seu percurso foi fortuito.

Quando examinaram a informação recolhida durante esse “flyby” há 21 anos atrás, os dados do magnetómetro de alta resolução decerto mostravam algo estranho. Com base no que os cientistas aprenderam ao explorar as plumas da lua de Saturno, Encélado – o material nas plumas fica ionizado e deixa um sinal característico no campo magnético – eles sabiam que o procurar. E lá estava em Europa – uma curva breve e localizada no campo magnético que nunca havia sido explicada.

A Galileo transportava o poderoso instrumento PWS (Plasma Wave Spectrometer) para medir ondas de plasma provocadas por partículas carregadas em gases situados em torno da atmosfera de Europa. A equipa de Jia também estudou esses dados, e também pareciam apoiar a teoria de uma pluma.

Mas os números, por si só, não conseguiam pintar a imagem completa. Jia colocou as assinaturas de magnetometria e de ondas de plasma num novo modelo 3D desenvolvido pela sua equipa da Universidade de Michigan, que simulou as interacções do plasma com corpos do Sistema Solar. O ingrediente final eram os dados do Hubble que sugeriam dimensões de potenciais plumas.

O resultado que emergiu, com uma pluma simulada, correspondia ao campo magnético e às assinaturas de plasma que a equipa retirou dos dados da Galileo.

“Agora parecem haver demasiadas linhas de evidência para descartar plumas em Europa,” comenta Robert Pappalardo, cientista do projecto Europa Clipper no JPL da NASA em Pasadena, Califórnia. “Este resultado torna as plumas muito mais reais e, para mim, é um ponto de inflexão. Estes já não são sinais incertos numa imagem distante.”

Os resultados são uma boa notícia para a missão Europa Clipper, que pode ser lançada em Junho de 2022. Da sua órbita em torno de Júpiter, a Europa Clipper vai passar perto da lua em vários voos rápidos e de baixa altitude. Se as plumas estiverem a expelir vapor do oceano ou de lagos sub-superficiais de Europa, a Europa Clipper poderá recolher amostras de líquido gelado e de partículas de poeira. A equipa da missão está a preparar-se para examinar possíveis percursos orbitais, e a nova investigação terá lugar nessas discussões.

“Se as plumas existirem, e se pudermos ‘saborear’ directamente o que vem do interior de Europa, podemos saber mais facilmente se Europa tem os ingredientes para a vida,” comenta Pappalardo. “É o grande objectivo da missão.”

Astronomia On-line
15 de Maio de 2018

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