Durante séculos, os astrônomos observaram a superfície rodopiante de Júpiter e ficaram impressionados e confusos com sua aparência. O mistério só se aprofundou quando, em 1995, o Galileu a sonda chegou a Júpiter e começou a estudar sua atmosfera em profundidade. Desde então, os astrônomos ficaram intrigados com suas bandas coloridas e se perguntaram se são apenas fenômenos de superfície ou algo mais profundo.
Graças ao Juno Nave espacial, que orbita Júpiter desde julho de 2016, os cientistas agora estão muito mais perto de responder a essa pergunta. Na semana passada, três novos estudos foram publicados com base em Juno dados que apresentaram novas descobertas sobre o campo magnético de Júpiter, sua rotação interna e a profundidade de sua extensão. Todas essas descobertas estão revisando o que os cientistas pensam da atmosfera de Júpiter e de suas camadas internas.
Os estudos foram intitulados "Medição do campo de gravidade assimétrico de Júpiter", "os fluxos de jato atmosférico de Júpiter se estendem por milhares de quilômetros de profundidade" e "Uma supressão da rotação diferencial no interior profundo de Júpiter", todos publicados em Natureza em 7 de março de 2018. Os estudos foram liderados pelo Prof. Luciano Iess da Universidade Sapienza de Roma, o segundo pelo Prof. Yohai Kaspi e Dr. Eli Galanti do Instituto de Ciência Weizmann e o terceiro pelo Prof. Tristan Guillot da Observatório da Costa Azul.
O esforço de pesquisa foi liderado por Professo Kaspi e Dr. Galanti, que além de serem os principais autores do segundo estudo, foram co-autores dos outros dois. O par já estava se preparando para esta análise antes Juno lançado em 2011, durante o qual eles criaram ferramentas matemáticas para analisar os dados do campo gravitacional e obter uma melhor compreensão da atmosfera e da dinâmica de Júpiter.
Todos os três estudos foram baseados em dados coletados por Juno quando passava de um dos pólos de Júpiter para outro a cada 53 dias - uma manobra conhecida como "perijove". A cada passagem, a sonda usava seu conjunto avançado de instrumentos para espiar abaixo das camadas superficiais da atmosfera. Além disso, as ondas de rádio emitidas pela sonda foram medidas para determinar como elas foram deslocadas pelo campo gravitacional do planeta a cada órbita.
Como os astrônomos entendem há algum tempo, os jatos de Júpiter fluem em faixas de leste a oeste e oeste a leste. No processo, eles interrompem a distribuição uniforme de massa no planeta. Ao medir as mudanças no campo de gravidade do planeta (e, portanto, esse desequilíbrio de massa), as ferramentas analíticas do Dr. Kaspi e do Dr. Galanti foram capazes de calcular a profundidade das tempestades sob a superfície e como são as dinâmicas interiores.
Acima de tudo, a equipe esperava encontrar anomalias por causa da maneira como o planeta se desvia de ser uma esfera perfeita - o que é devido à maneira como sua rotação rápida o pressiona levemente. No entanto, eles também procuraram anomalias adicionais que pudessem ser explicadas devido à presença de ventos fortes na atmosfera.
No primeiro estudo, o Dr. Iess e seus colegas usaram o rastreamento Doppler preciso dos Juno nave espacial para realizar medições dos harmônicos de gravidade de Júpiter - pares e ímpares. O que eles determinaram foi que o campo magnético de Júpiter tem uma assimetria norte-sul, o que é indicativo de fluxos interiores na atmosfera.
A análise dessa assimetria foi seguida no segundo estudo, onde Kaspi, Galanti e seus colegas usaram as variações no campo gravitacional do planeta para calcular a profundidade dos jatos leste-oeste de Júpiter. Ao medir como esses jatos causam um desequilíbrio no campo gravitacional de Júpiter e até perturbam a massa do planeta, eles concluíram que se estendem a uma profundidade de 3000 km (1864 milhas).
Por tudo isso, o Prof. Guillot e seus colegas conduziram o terceiro estudo, onde usaram as descobertas anteriores sobre o campo gravitacional e as correntes de jato do planeta e compararam os resultados às previsões de modelos de interiores. A partir disso, eles determinaram que o interior do planeta gira quase como um corpo rígido e que a rotação diferencial diminui ainda mais.
Além disso, eles descobriram que as zonas de fluxo atmosférico se estendiam entre 2.000 km (1243 milhas) e 3.500 km (2175 milhas) de profundidade, o que era consistente com as restrições obtidas pelos harmônicos gravitacionais ímpares. Essa profundidade também corresponde ao ponto em que a condutividade elétrica se tornaria grande o suficiente para que o arrasto magnético suprimisse a rotação diferencial.
Com base em suas descobertas, a equipe também calculou que a atmosfera de Júpiter constitui 1% de sua massa total. Para comparação, a atmosfera da Terra é inferior a um milionésimo de sua massa total. Ainda assim, como explicou o Dr. Kaspi no comunicado de imprensa do Instituto Weizzmann, isso foi bastante surpreendente:
“Isso é muito mais do que se pensava e mais do que se sabe de outros planetas no Sistema Solar. Isso é basicamente uma massa igual a três Terras se movendo a velocidades de dezenas de metros por segundo. ”
Ao todo, esses estudos lançaram uma nova luz sobre a dinâmica atmosférica e a estrutura interior de Júpiter. Atualmente, o assunto do que reside no núcleo de Júpiter permanece por resolver. Mas os pesquisadores esperam analisar medidas adicionais feitas por Juno para ver se Júpiter tem um núcleo sólido e (se houver) para determinar sua massa. Isso, por sua vez, ajudará os astrônomos a aprender muito sobre a história e a formação do Sistema Solar.
Além disso, Kaspi e Galanti estão procurando usar alguns dos mesmos métodos que eles desenvolveram para caracterizar os fluxos de jato de Júpiter para enfrentar seu recurso mais icônico - a Grande mancha vermelha de Júpiter. Além de determinar o quão profunda essa tempestade se estende, eles também esperam saber por que essa tempestade persistiu por tantos séculos e por que ela tem diminuído visivelmente nos últimos anos.
Espera-se que a missão Juno seja concluída em julho de 2018. Salvo qualquer extensão, a sonda conduzirá um desorbito controlado na atmosfera de Júpiter após realizar o perijove 14. No entanto, mesmo após o término da missão, os cientistas analisarão os dados que coletou para anos que virão. O que isso revela sobre o maior planeta do Sistema Solar também ajudará bastante a informar o entendimento do Sistema Solar.
