sábado, 1 de setembro de 2018

Procurando água nas profundezas da Grande Mancha Vermelha de Júpiter

Os cientistas trabalham já há séculos para compreender a composição de Júpiter.

ilustração de Júpiter

© NASA/JPL/SwRI/Juno (ilustração de Júpiter)

Este planeta misterioso é de longe o maior do nosso Sistema Solar e, quimicamente, o mais parecido com o Sol. A compreensão de Júpiter é fundamental para aprender mais sobre como o nosso Sistema Solar se formou e até sobre como outros sistemas solares se desenvolvem.

Mas uma questão fundamental tem intrigado os astrônomos durante gerações: será que existe água nas profundezas da atmosfera de Júpiter e, em caso afirmativo, quanta?

Gordon L. Bjoraker, astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA, relatou que ele e a sua equipe encontrou uma resposta.

Ao observar com telescópios terrestres comprimentos de onda sensíveis à radiação térmica que escapa das profundezas da persistente tempestade de Júpiter, a Grande Mancha Vermelha, detectaram as assinaturas químicas da água acima das nuvens mais profundas do planeta. A pressão da água combinada com as suas medições de outro gás contendo oxigênio, o monóxido de carbono, implica que Júpiter tem 2 a 9 vezes mais oxigênio do que o Sol. Este achado suporta modelos teóricos e de computador que previram água abundante em Júpiter.

A revelação foi emocionante, uma vez que a experiência da equipe podia ter falhado facilmente. A Grande Mancha Vermelha está repleta de nuvens densas, o que torna difícil a fuga de energia eletromagnética para evidenciar a química interna.

Novas tecnologias espectroscópicas e pura curiosidade deram à equipe um impulso para investigar as profundezas de Júpiter, que tem uma atmosfera com milhares de quilômetros de espessura.

Os dados que Bjoraker e a sua equipe recolheram vão complementar a informação que a sonda Juno da NASA está reunindo enquanto orbita o planeta de norte a sul a cada 53 dias.

Entre outras coisas, a Juno está à procura de água com o seu próprio espectrômetro infravermelho e com um radiômetro de micro-ondas que pode estudar mais profundamente do que alguém já tentou, até 100 bares, ou 100 vezes a pressão atmosférica à superfície da Terra (a altitude em Júpiter é medida em bares, que representa a pressão atmosférica, já que o planeta não tem uma superfície, como a Terra, para medir a elevação).

Se a Juno transmitir descobertas similares de água, apoiando, portanto, a técnica terrestre de Bjoraker, poderá abrir-se uma nova janela para resolver o problema da água. A Juno é a sonda mais recente encarregada de encontrar água, provavelmente em forma de gás, neste gigantesco planeta gasoso.

A água é uma molécula importante e abundante no nosso Sistema Solar. Contribuiu para a formação da vida na Terra e agora lubrifica muitos dos seus processos mais essenciais, incluindo o clima. É também um fator crítico no clima turbulento de Júpiter e para determinar se o planeta tem um núcleo rochoso ou gelado.

Pensa-se que Júpiter tenha sido o primeiro planeta formado no Sistema Solar, absorvendo os elementos que sobraram da formação do Sol, à medida que este coalescia a partir de uma nebulosa amorfa para a ardente bola de gases que vemos hoje. Uma teoria amplamente aceita até há várias décadas atrás afirmava que Júpiter era idêntico em composição com o Sol; uma bola de hidrogênio com uma pequena quantia de hélio; só gás, sem núcleo.

Mas há cada vez mais evidências de que Júpiter tem um núcleo, possivelmente com 10 vezes a massa da Terra. As sondas que anteriormente visitaram o planeta descobriram evidências químicas de que formou um núcleo de rocha e água gelada antes de misturar gases da nebulosa solar para perfazer a sua atmosfera. A maneira como a gravidade de Júpiter puxa a Juno também suporta esta teoria. Há até raios e trovões no planeta, fenômenos alimentados pela umidade.

Em 1995 a Galileo da NASA mostrou um ambiente diferente, quando lançou uma sonda na atmosfera de júpiter e acabou caindo numa região anormalmente seca. "É como enviar uma sonda para a Terra, aterrissar num deserto, e daí concluir que a Terra é seca," explicou Bjoraker.

Na sua busca pela água, Bjoraker e a sua equipe usaram dados de radiação recolhidos no cume do Maunakea, Havaí, em 2017. Contaram com o telescópio infravermelho mais sensível da Terra, no Observatório W. M. Keck, e também com um novo instrumento que pode detectar uma ampla gama de gases acoplado ao IRTF (Infrared Telescope Facility) da NASA.

A ideia era analisar a radiação emitida através das nuvens de Júpiter a fim de identificar as altitudes das suas camadas de nuvens. Isso ajudaria os cientistas a determinar a temperatura e outras condições que influenciam os tipos de gases que podem sobreviver nestas regiões.

Os especialistas em atmosferas planetárias esperam que existam três camadas de nuvens em Júpiter: uma camada inferior composta por água gelada e líquida, uma intermediária de amônia e enxofre, e uma camada superior de amônia.

Para obter uma confirmação por meio de observatórios no solo, os astrônomos observaram os comprimentos de onda no espectro infravermelho, onde a maior parte dos gases não absorvem calor, permitindo o escape das assinaturas químicas. Especificamente, analisaram os padrões de absorção de uma forma do gás metano. Dado que Júpiter é demasiado quente para o metano congelar, a sua abundância não deve mudar de um lugar para outro no planeta.

Foi encontrada evidências para as três camadas de nuvens na Grande Mancha Vermelha, suportando modelos anteriores. A camada mais profunda de nuvens está a 5 bares, exatamente onde a temperatura atinge o ponto de solidificação da água. A localização da nuvem de água, mais a quantidade de monóxido de carbono que os cientistas identificaram em Júpiter, confirma que ele é rico em oxigênio e, portanto, em água.

A técnica de Bjoraker agora precisa de ser testada  em outras partes de Júpiter para obter uma imagem completa da abundância global de água, e os seus dados comparados com os da Juno.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: Goddard Space Flight Center

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