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Fortes ventos em Jupiter afetam até campos gravitacionais

A atmosfera do planeta gigante corresponde a três vezes a massa da Terra, e move-se a uma velocidade de dezenas de metros por segundo

NASA/JPL/Universidade do Arizona
Três artigos publicados na revista Nature em 8 de março respondem uma questão que os cientistas têm se perguntado desde que Galileu observou pela primeira vez as listras de Júpiter: as faixas coloridas são apenas um belo fenômeno superficial ou são uma camada significante do planeta? Yohai Kaspi, do Instituto Weizmann de Ciência, liderou a pesquisa, na qual medidas coletadas pela nave espacial Juno, da NASA, foram analisadas e revelaram que as listras - cinturões de ventos fortes que circulam o planeta - se estendem a uma profundidade de mais ou menos 3.000 km. Isso é um pouco mais profundo do que se estimava, e está levando os cientistas a reverem suas ideias sobre a atmosfera de Júpiter e suas camadas mais interiores.

A sonda Juno orbita Júpiter a cada 53 dias, e está dando aos cientistas a chance de "ver" o que está abaixo da superfície do planeta. Entre outras medidas, ela "transmite" para a Terra o campo de gravidade do gigante. Isso é feito via ondas de rádio: enquanto a gravidade do planeta puxa a nave durante seu vôo, o sinal de rádio também se modifica um pouco; essa mudança nos comprimentos de onda, embora pequena, é possível de ser medida. Como os vôos estão em órbitas diferentes a cada momento, é possível ter uma amostra do campo gravitacional de diferentes partes do planeta.

Kaspi e Eli Galanti, ambos do Departamento de Ciências Planetárias e da Terra do Instituto, estavam se preparando para essas análises mesmo antes de Juno ter sido lançadas, há aproximadamente sete anos. Durante esse tempo, a equipe construiu ferramentas matemáticas para analisar dados do campo gravitacional; isso possibilitaria aos pesquisadores ter uma compreensão da atmosfera de Júpiter. Os cinturões de vento que cercam o planeta, explica Kaspi, são muito mais fortes do que os mais ferozes ventos terrestres, e estão durando pelo menos centenas de anos. Como esses jatos correm em forma de cinturão do leste para o oeste ou do oeste para o leste, eles quebram a distribuição uniforme do planeta. Portanto, ao medir esse desequilíbrio - das mudanças no campo gravitacional do gigante - as ferramentas analíticas dos cientistas poderiam calcular quão profundamente essas tormentas se extendem abaixo da superfície.

A equipe procurou por anomalias - cálculos que mostrassem que o planeta não era uma esfera perfeita. Eles esperavam uma certa irregularidade, porque a rotação do planeta achata de leve o seu formato, mas anomalias adicionais nos cálculos provavelmente teriam como causa os ventos na atmosfera. "Já que Júpiter é basicamente uma bola de gás gigante", explica Kaspi, "a expectativa inicial era que não haveria assimetrias no campo gravitacional entre norte e sul". No entanto, em 2013, enquanto a nave ainda estava a caminho de Júpiter, Kaspi calculou que, já que há uma assimetria entre os ventos do norte e do sul, isso deveria produzir um sinal gravitacional mensurável. Quando os resultados de Juno chegaram, a medição revelou grandes diferenças nos campos gravitacionais do norte e do sul. "O que é notável sobre isso", diz Galanti, "é que somos capazes de medir de forma direta os sinais dos ventos".

Baseado na assimetria dos campos gravitacionais norte - sul, os pesquisadores determinaram que os cinturões de vento - aquelas listras observadas por Galileu - chegam a 3.000 km abaixo. Além disso, Kaspi e Galanti desenvolveram um método que determina não só a profundidade total dos ventos, mas também mede precisamente como essas correntes, escondidas sob as nuvens de Júpiter, mudam devido à profundidade.

Os cálculos baseados nestas descobertas mostram que a atmosfera de Júpiter corresponde a 1% de sua massa total. Isso pode não parecer muito, mas, a título de comparação, a atmosfera da Terra compõe menos de um milionésimo da sua massa total. “Isso é muito mais do que qualquer um pensou e mais do que se vê em qualquer outro planeta no Sistema Solar," diz Kaspi. "Isso é basicamente igual a massa de três Terras juntas se movendo a uma velocidade de dezenas de metros por segundo."

O primeiro entre os três artigos publicados na Nature, liderado por Luciano Less da Universidade de Roma "La Sapienza", mostra a descoberta da assimetria dos campos gravitacionais. O segundo descreve o resultado obtido por Kaspi, Galanti e seus colegas, e mostra a profundidade distinta da atmosfera de Júpiter. Usando esses resultados, o terceiro artigo, liderado por Tristan Guillot, do Observatório Côte d`Azur, olha abaixo da atmosfera, sugerindo que abaixo do nível dos ventos o gás gira mais ou menos como um corpo único, quase como se fosse sólido. Esses três artigos estão ajudando a construir uma nova imagem de Júpiter, partindo do nível da nuvem superior para baixo.

O debate sobre o núcleo de Júpiter ainda continua, e os pesquisadores planejam analisar dados futuros para descobrir se o planeta tem um centro sólido e, se tiver, determinar sua massa. Responder a essa questão pode nos ajudar a entender como o Sistema Solar e os planetas são formados. Além disso, Kaspi e Galanti querem entender outro elemento icônico: a grande mancha vermelha em Júpiter, que, especula-se, é uma tempestade gigantesca e antiga. Usando alguns dos métodos que desenvolveram para caracterizar os ventos, eles tentam entender quão profunda é a tempestade gigante. Eles também esperam compreender, entre outros aspectos, por que essa tempestade, que era estável desde que os telescópios existem, vêm diminuindo nos últimos anos.

Instituto Weizmann de Ciência
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