18/03/2021 - 13:45
Usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é parceiro, uma equipe de astrônomos mediu diretamente os ventos na atmosfera média de Júpiter pela primeira vez. Ao analisarem as consequências de uma colisão de cometa na década de 1990, os pesquisadores revelaram ventos incrivelmente poderosos, com velocidades de até 1.450 quilômetros por hora, perto dos polos do planeta. O estudo a esse respeito foi publicado na revista “Astronomy & Astrophysics”.
Júpiter é famoso por suas faixas vermelhas e brancas distintas. Os astrônomos usam tradicionalmente essas nuvens rodopiantes de gás em movimento para rastrear os ventos na baixa atmosfera do planeta. Eles também viram, perto dos polos de Júpiter, os brilhos vívidos conhecidos como auroras, que parecem estar associados a ventos fortes na alta atmosfera do planeta. Mas, até agora, os pesquisadores nunca haviam conseguido medir diretamente os padrões do vento entre essas duas camadas atmosféricas, na estratosfera.
Medir a velocidade do vento na estratosfera de Júpiter usando técnicas de rastreamento de nuvens é impossível devido à ausência de nuvens nessa parte da atmosfera. No entanto, os astrônomos receberam um auxílio de medição alternativo na forma do cometa Shoemaker-Levy 9, que colidiu com o gigante gasoso de forma espetacular em 1994. Esse impacto produziu novas moléculas na estratosfera de Júpiter, onde elas têm se movido com os ventos desde então.
“Besta meteorológica”
Uma equipe de astrônomos liderada por Thibault Cavalié, do Laboratório de Astrofísica de Bordeaux (França), agora rastreou uma dessas moléculas – cianeto de hidrogênio – para medir diretamente “jatos” estratosféricos em Júpiter. Os cientistas usam a palavra “jatos” para se referir a faixas estreitas de vento na atmosfera, como os jatos da Terra.
“O resultado mais espetacular é a presença de jatos fortes, com velocidades de até 400 metros por segundo, que ficam sob as auroras próximas aos polos”, diz Cavalié. Essas velocidades do vento, equivalentes a cerca de 1.450 quilômetros por hora, são mais de duas vezes as velocidades máximas de tempestade alcançadas na Grande Mancha Vermelha de Júpiter e mais de três vezes a velocidade do vento medida nos tornados mais fortes da Terra.
“Nossa detecção indica que esses jatos podem se comportar como um vórtice gigante com diâmetro até quatro vezes maior do que o da Terra e cerca de 900 quilômetros de altura”, explica o coautor Bilal Benmahi, também do Laboratório de Astrofísica de Bordeaux. “Um vórtice desse tamanho seria uma besta meteorológica única em nosso Sistema Solar”, acrescenta Cavalié.
Surpresa para os astrônomos
Os astrônomos estavam cientes da ocorrência de ventos fortes perto dos polos de Júpiter, mas muito mais acima na atmosfera, centenas de quilômetros acima da área de foco do novo estudo. Investigações anteriores previam que esses ventos da atmosfera superior diminuiriam em velocidade e desapareceriam bem antes de atingir a profundidade da estratosfera. “Os novos dados do Alma nos dizem o contrário”, diz Cavalié. Ele acrescenta que encontrar esses fortes ventos estratosféricos perto dos polos de Júpiter foi uma “verdadeira surpresa”.
A equipe usou 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 hidrogênio que se movem na estratosfera de Júpiter desde o impacto do Shoemaker-Levy 9. Os dados do Alma permitiram medir o efeito Doppler – pequenas mudanças na frequência da radiação emitida pelas moléculas – causado pelos ventos nessa região do planeta. “Ao medirmos essa mudança, conseguimos deduzir a velocidade dos ventos da mesma forma que alguém poderia deduzir a velocidade de um trem que passa pela mudança na frequência do apito do trem”, explica o coautor do estudo Vincent Hue, cientista planetário do Southwest Research Institute (EUA).
Além dos surpreendentes ventos polares, a equipe também utilizou o Alma para confirmar a existência de fortes ventos estratosféricos ao redor do equador do planeta, medindo diretamente sua velocidade, também pela primeira vez. Os jatos avistados nessa parte do planeta têm velocidades médias de cerca de 600 quilômetros por hora.
Crédito: ESO/L. Calçada & Nasa/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
Nova janela
As observações do Alma necessárias para rastrear os ventos estratosféricos nos polos e no equador de Júpiter levaram menos de 30 minutos do tempo do telescópio. “Os altos níveis de detalhes que alcançamos nesse curto período de tempo realmente demonstram o poder das observações do Alma”, disse Thomas Greathouse, cientista do Southwest Research Institute nos Estados Unidos e coautor do estudo. “É espantoso para mim ver a primeira medição direta desses ventos.”
“Esses resultados do Alma abrem uma nova janela para o estudo das regiões aurorais de Júpiter, o que era realmente inesperado há apenas alguns meses”, diz Cavalié. “Eles também prepararam o terreno para medições semelhantes, porém mais extensas, a serem feitas pela missão JUICE e seu Submillimetre Wave Instrument”, acrescenta Greathouse, referindo-se ao JUpiter ICy moon Explorer da Agência Espacial Europeia (ESA), que deve ser lançado no próximo ano.
