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MEDIDOS PELA PRIMEIRA VEZ EM JÚPITER VENTOS ESTRATOSFÉRICOS MUITO FORTES
23 de março de 2021

 


Esta imagem mostra uma representação artística dos ventos na estratosfera de Júpiter perto do polo 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, detetar 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 detetar ventos estratosféricos extremamente fortes, com velocidades de até 1450 km/hora, perto dos polos 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 diretamente 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 polos 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 polos 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 direta 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 espetacular 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 diretamente "jatos" estratosféricos em Júpiter. Os cientistas usam a palavra "jato" para se referirem a bandas estreitas de ventos na atmosfera, tal como as correntes de jato na Terra.

"O resultado mais espetacular que obtivemos foi a deteção de jatos muito fortes, com velocidades de até 400 metros por segundo, localizados por baixo das auroras, perto dos polos," 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 deteção indica que estes jatos 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 coautor 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 polos 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 polos 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 diretamente, e também pela primeira vez, as suas velocidades. Os jatos 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 polos 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 coautor do estudo. "Achei surpreendente obter a primeira medição direta 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.

 

 


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Esta imagem, obtida pelo telescópio MPG/ESO de 2,2 metros e pelo instrumento IRAC, mostra a colisão do cometa Shoemaker–Levy 9 em Júpiter em Julho de 1994.
Crédito: ESO


Esta fotografia mostra uma imagem de Júpiter obtida no infravermelho na noite de 17 de agosto de 2008 com o protótipo do instrumento MAD (Multi-Conjugate Adaptive Optics Demonstrator) montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO. Esta imagem de cores falsas foi criada a partir de uma combinação de uma série de imagens tiradas durante um intervalo de tempo de cerca de 20 minutos, com o auxílio de três filtros diferentes (2; 2,14 e 2,16 micrómetros). A nitidez da imagem obtida é de cerca de 90 milissegundos de arco em todo o disco planetário, um verdadeiro recorde entre imagens semelhantes obtidas a partir do solo. Esta resolução corresponde a ver detalhes com dimensões de cerca de 300 km na superfície do planeta gigante. A Grande Mancha Vermelha não é visível nesta imagem, pois encontrava-se do outro lado do planeta durante as observações. As observações foram feitas nos comprimentos de onda do infravermelho, onde a absorção devido ao hidrogénio e ao metano é forte. Isto explica por que é que as cores são diferentes das que geralmente vemos na luz visível. Esta absorção significa que a luz pode ser refletida apenas por brumas existentes a altitude elevada, e não por nuvens mais profundas. Estas brumas situam-se na parte superior muito estável da troposfera de Júpiter, onde as pressões estão entre 0,15 e 0,3 bar. A mistura é fraca no interior desta região estável, por isso pequenas partículas de névoa podem sobreviver durante dias a anos, dependendo do seu tamanho e velocidade de queda. Além disso, perto dos pólos do planeta, uma névoa estratosférica mais elevada (regiões a azul claro) é gerada por interações com partículas aprisionadas no intenso campo magnético de Júpiter.
Crédito: ESO/F. Marchis, M. Wong, E. Marchetti, P. Amico, S. Tordo


// ESO (comunicado de imprensa)
// Observatório ALMA (comunicado de imprensa)
// SwRI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronmy & Astrophysics)
// Artigo científico (PDF)

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Júpiter:
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ESO:
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JUICE:
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ELT (Extremely Large Telescope):
ESO
ESO - 2
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