Júpiter tinha o dobro do seu tamanho atual e campo magnético mais forte

Compreender a evolução inicial de Júpiter ajuda a iluminar a história mais abrangente de como o nosso Sistema Solar desenvolveu a sua estrutura distinta.

© NASA / JPL-Caltech (composição de Júpiter)

A gravidade de Júpiter, frequentemente designada como o "arquiteto" do nosso Sistema Solar, desempenhou um papel fundamental na definição das trajetórias orbitais dos outros planetas e ao esculpir o disco de gás e poeira a partir do qual se formaram.

Num novo estudo, Konstantin Batygin, professor de ciências planetárias no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech); e Fred C. Adams, professor de física e astronomia na Universidade de Michigan; fornecem uma visão detalhada do estado primordial de Júpiter. Os seus cálculos revelam que cerca de 3,8 milhões de anos após a formação dos primeiros sólidos do Sistema Solar, um momento chave em que o disco de material em torno do Sol, conhecido como nebulosa protoplanetária, estava se dissipando, Júpiter era significativamente maior e tinha um campo magnético ainda mais poderoso.

Os pesquisadores abordaram esta questão estudando as pequenas luas de Júpiter, Amalteia e Tebe, que orbitam ainda mais perto de Júpiter do que Io, a menor e mais próxima das quatro grandes luas galileanas do planeta. Dado que Amalteia e Tebe têm órbitas ligeiramente inclinadas, estas pequenas discrepâncias orbitais para calcular o tamanho original de Júpiter: aproximadamente o dobro do seu raio atual, com um volume previsto equivalente a mais de 2.000 Terras. Foi determinado também que o campo magnético de Júpiter nesta época era cerca de 50 vezes mais forte do que é atualmente.

É importante notar que estas informações foram obtidas através de restrições independentes que contornam as incertezas tradicionais dos modelos de formação planetária, que muitas vezes se baseiam em suposições sobre a opacidade do gás, a taxa de acreção ou a massa do núcleo de elementos pesados. Em vez disso, a equipe concentrou-se na dinâmica orbital das luas de Júpiter e na conservação do momento angular do planeta, grandezas que são diretamente mensuráveis.

A análise estabelece um retrato claro de Júpiter no momento em que a nebulosa solar circundante se evaporou, um ponto de transição crucial quando os materiais de construção para a formação de planetas desapareceram e a arquitetura primordial do Sistema Solar ficou estabelecida.

Os resultados acrescentam pormenores cruciais às teorias existentes sobre a formação planetária, que sugerem que Júpiter e outros planetas gigantes em volta de outras estrelas se formaram através da acreção do núcleo, um processo pelo qual um núcleo rochoso e gelado acumula rapidamente gás. Estes modelos fundamentais foram desenvolvidos ao longo de décadas por muitos cientistas. Este novo estudo baseia-se nessa fundação ao fornecer medições mais exatas do tamanho de Júpiter, da sua rotação e das condições magnéticas num instante inicial e crucial.

Um artigo fo publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: California Institute of Technology

Novos detalhes e mistérios na aurora de Júpiter

O telescópio espacial James Webb captou novos pormenores das auroras no maior planeta do nosso Sistema Solar.

© Webb (observações da aurora de Júpiter)

As luzes dançantes observadas em Júpiter são centenas de vezes mais brilhantes do que as observadas na Terra. Com a sensibilidade avançada do Webb, os astrônomos estudaram estes fenômenos para melhor compreender a magnetosfera de Júpiter. 

As auroras são criadas quando partículas altamente energéticas entram na atmosfera de um planeta perto dos seus polos magnéticos e colidem com átomos de gás. Não só as auroras de Júpiter são enormes em tamanho, como também são centenas de vezes mais energéticas do que as auroras da Terra. Aqui, as auroras são causadas por tempestades solares, quando partículas carregadas "chovem" na atmosfera superior, excitam os gases e fazem-nos brilhar com cores vermelhas, verdes e púrpuras. 

Entretanto, Júpiter tem uma fonte adicional para as suas auroras; o forte campo magnético do gigante gasoso apanha partículas carregadas da sua vizinhança. Isto inclui não só as partículas carregadas do vento solar, mas também as partículas lançadas para o espaço pela sua lua Io, conhecida pelos seus numerosos e grandes vulcões. Os vulcões de Io expelem partículas que, notavelmente, escapam à gravidade da lua e orbitam Júpiter. Uma barragem de partículas carregadas liberadas pelo Sol durante as tempestades solares também atinge o planeta. O grande e poderoso campo magnético de Júpiter captura as partículas carregadas e acelera-as a velocidades tremendas. Estas partículas velozes atingem a atmosfera do planeta com energias elevadas, o que excita o gás e provoca o seu brilho.

Agora, as capacidades únicas do Webb estão fornecendo novos conhecimentos sobre as auroras de Júpiter. A sensibilidade do telescópio permite o aumento da velocidade do obturador para captar características aurorais que variam rapidamente. Os novos dados foram captados com o instrumento NIRCam (Near-InfraRed Camera) do Webb no dia de Natal de 2023 por uma equipe de cientistas liderada por Jonathan Nichols, da Universidade de Leicester, no Reino Unido. 

Os dados revelaram que a emissão do íon trihidrogênio, conhecido como H3+, é muito mais variável do que se pensava. As observações vão ajudar a desenvolver a compreensão dos cientistas sobre a forma como a atmosfera superior de Júpiter é aquecida e arrefecida. O que tornou estas observações ainda mais especiais foi o fato de também obtido fotografias simultaneamente no ultravioleta com o telescópio espacial Hubble. 

A luz mais brilhante observada pelo Webb não tinha qualquer equivalência real nas imagens do Hubble. Para causar a combinação de brilho observada pelo Webb e pelo Hubble, é necessária uma combinação aparentemente impossível de grandes quantidades de partículas de energia muito baixa atingindo a atmosfera, como uma tempestade de chuviscos! 

A equipe planeja agora estudar esta discrepância entre os dados do Hubble e do Webb e explorar as implicações mais amplas para a atmosfera e o ambiente espacial de Júpiter. Pretendem também dar seguimento a esta investigação com mais observações do Webb, que poderão ser comparadas com dados da nave espacial Juno da NASA para explorar melhor a causa da enigmática emissão brilhante. 

Estes conhecimentos podem também apoiar a Juice (Jupiter Icy Moons Explorer), da ESA, que está a caminho de Júpiter para fazer observações pormenorizadas do gigante gasoso e das suas três grandes luas com oceanos: Ganimedes, Calisto e Europa. A Juice irá observar as auroras de Júpiter com sete instrumentos científicos únicos, incluindo duas câmaras. Estas medições de perto ajudarão compreender a forma como o campo magnético e a atmosfera do planeta interagem, bem como o efeito que as partículas carregadas de Io e das outras luas têm na atmosfera de Júpiter.

Os resultados foram publicados na revista Nature Communications. 

Fonte: Space Telescope Science Institute

Descoberta uma dúzia de novas luas em Júpiter

O maior planeta do Sistema Solar agora tem a maior família de luas. 

© NASA (Júpiter)

Desde 20 de dezembro, o Minor Planet Center (MPC) publicou as órbitas de 12 luas de Júpiter não divulgadas anteriormente.

Mais publicações são esperadas, diz Scott Sheppard (Carnegie Institute for Science), que recentemente apresentou observações do sistema joviano feitas entre 2021 e 2022. As descobertas elevam a lista de luas jovianas para 92, um grande aumento de 15% em relação à contagem anterior de 80. 

Os cálculos orbitais do MPC confirmam que os novos objetos estão em órbita de Júpiter. Outros dados das observações de Sheppard até permitiram a recuperação da última lua joviana “perdida”, S/2003 J 10; as observações mais recentes estenderam a trajetória de sua órbita para 18 anos. 

As novas descobertas colocam a contagem da família lunar de Júpiter bem à frente das 83 luas confirmadas de Saturno. No entanto, embora Júpiter possa ter o maior número de luas por enquanto, Saturno pode alcançá-lo. Uma busca por objetos com tamanhos de até cerca de 3 quilômetros de diâmetro que estão se movendo junto com os gigantes gasosos encontrados três vezes mais perto de Saturno do que perto de Júpiter. Os objetos mais numerosos de Saturno podem ter vindo de uma colisão que interrompeu uma lua maior algumas centenas de milhões de anos atrás. Os fragmentos ainda não foram rastreados com cuidado o suficiente para contar como luas.

Todas as luas recém-descobertas são pequenas e distantes, levando mais de 340 dias para orbitar Júpiter. Nove das 12 estão entre as 71 luas ultraperiféricas de Júpiter, cujas órbitas duram mais de 550 dias. Júpiter provavelmente capturou essas luas, como evidenciado por suas órbitas retrógradas, em direção oposta às luas internas. Apenas cinco de todas as luas retrógradas têm mais de 8 quilômetros; as luas menores provavelmente se formaram quando colisões fragmentaram objetos maiores. Três das luas recém-descobertas estão entre outras 13 que orbitam em uma direção prógrada e ficam entre as grandes luas galileanas próximas e as luas retrógradas distantes. Acredita-se que essas luas progressivas tenham se formado onde estão. Elas são mais difíceis de encontrar do que as luas retrógradas mais distantes. Cinco foram encontradas antes de 2000, e apenas mais oito foram descobertos desde então.

Além do interesse em suas origens, essas luas progressivas podem ser alvos adequados para um sobrevoo de uma missão futura. Três missões estão em andamento para o sistema de Júpiter: o Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) da Agência Espacial Europeia (ESA), com lançamento previsto para abril; o Europa Clipper da NASA , previsto para ser lançado no final do ano que vem; e uma missão chinesa sendo considerada para a década de 2030. 

Os objetos prógrados fora das luas galileanas se dividem em dois grupos: as nove luas do grupo Himalia orbitam de 11 a 12 milhões de quilômetros de Júpiter, e a dupla mais distante do grupo Carpo, a 17 milhões de quilômetros. As novas descobertas adicionaram dois dos nove atuais de Himalia e um da dupla de Carpo. As buscas por luas progressivas fora desses grupos não resultaram em nada. No intervalo entre Himalia e as luas da Galileia, há apenas uma lua conhecida: Themisto , um objeto de 9 quilômetros descoberto por Elizabeth Roemer e Charles Kowal em 1975, mas não recuperado até 2000. Ela orbita 7,5 milhões de quilômetros de Júpiter, aproximadamente a meio caminho entre Calisto a 1,9 milhões de km e o grupo de luas progressivas a partir de 11 milhões de km. Isso é um grande buraco.

Foram pesquisados profundamente por objetos perto de Themisto e não foram encontrados mais nada até o momento. O brilho de Júpiter é tão forte que esconderia qualquer objeto menor que 3 quilômetros de diâmetro. Uma única lua prógrada, a Valetudo de 1 km , orbita além do grupo Carpo, a 19 milhões de km de Júpiter. Depois de descobri-la em 2018, Sheppard chamou Valetudo de “estranha” porque sua órbita cruza as de algumas luas retrógradas. Essa situação altamente instável provavelmente levará a colisões frontais que estilhaçarão um ou ambos os objetos. A lua Valetudo pode ser tudo o que resta de uma lua maior que sofreu colisões anteriores. 

Nenhum outro membro foi encontrado até o momento. Descobertas de pequenas luas de Júpiter ou Saturno são normalmente relatadas em Circulares Eletrônicas do Minor Planet Center. Mas esses relatórios levam tempo. Analisar observações e calcular trajetórias é mais complexo para luas planetárias do que para asteroides ou cometas, porque o caminho de uma lua depende tanto da gravidade de seu planeta quanto do Sol. As observações também devem rastrear a lua em uma órbita completa para mostrar que ela realmente orbita o planeta, e as luas externas de Júpiter levam cerca de dois anos para orbitar o planeta. Para asteroides e cometas, por outro lado, algumas semanas de observações podem ser suficientes para prever seu curso, porque seu caminho depende apenas do Sol. 

Podemos esperar mais relatos da descoberta de novas luas nesses planetas gigantes. 

Fonte: Sky & Telescope

Porque é que Júpiter não tem anéis como os de Saturno?

Por ser maior, Júpiter deveria ter anéis maiores e mais espetaculares do que Saturno. Mas uma nova pesquisa mostra que as grandes luas de Júpiter impedem esta visão de iluminar o céu noturno.

© James Webb (anel de Júpiter)

A imagem em destaque de Júpiter em luz infravermelha obtida pelo telescópio espacial James Webb mostra não apenas Júpiter e suas nuvens, mas também um anel tênue. A Grande Mancha Vermelha (GMV) de Júpiter também é visível em uma cor comparativamente clara à direita, a grande lua de Júpiter Europa no centro dos picos de difração à esquerda e a sombra de Europa ao lado da GMV. Várias características na imagem ainda não são bem compreendidas, incluindo a camada de nuvens aparentemente separada no membro direito de Júpiter. 

O anel principal de Júpiter foi descoberto em 1979 pela sonda Voyager 1 da NASA, mas sua origem era então um mistério. Dados da espaçonave Galileo da NASA que orbitou Júpiter de 1995 a 2003, no entanto, confirmaram a hipótese de que este anel foi criado por impactos de meteoroides em pequenas luas próximas. Quando um pequeno meteoroide atinge a minúscula Metis, por exemplo, ele perfura a lua, vaporiza e ejeta poeira em uma órbita joviana. 

Para compreender a razão pela qual Júpiter tem atualmente a aparência que tem, os pesquisadores correram uma simulação dinâmica contabilizando as órbitas das quatro luas principais de Júpiter, bem como a órbita do próprio planeta, e informações sobre o tempo que leva para formar os anéis. 

Os anéis de Saturno são em grande parte constituídos de gelo, parte do qual pode ter vindo de cometas, que também são em grande parte feitos de gelo. Se as luas forem suficientemente massivas, a sua gravidade pode atirar o gelo para fora de uma órbita de um planeta, ou mudar a órbita do gelo o suficiente para que este colida com as luas. Foi descoberto que as luas galileanas de Júpiter, uma das quais é a maior lua do nosso Sistema Solar (Ganimedes), destruiriam muito rapidamente quaisquer grandes anéis que se pudessem formar. Como resultado, é improvável que Júpiter tivesse grandes anéis em qualquer ponto do seu passado. 

Os planetas gigantes formam luas massivas, o que os impede de ter anéis substanciais. Todos os quatro planetas gigantes no nosso Sistema Solar (Saturno, Netuno, Urano e Júpiter) têm anéis. Contudo, tanto os anéis de Netuno como de Júpiter são tão frágeis que são difíceis de ver com os instrumentos tradicionais de observação. O planeta Urano tem anéis que não são tão grandes, mas que são mais substanciais do que os de Saturno. 

Os pesquisadores pretendem fazer simulações das condições em Urano para ver qual poderá ser a vida útil dos anéis daquele planeta. Alguns astrônomos acreditam que Urano está inclinado para o lado como resultado de uma colisão que o planeta teve com outro corpo celeste. Os seus anéis podem ser os remanescentes deste impacto. 

Para além da sua beleza, os anéis ajudam os astrônomos a compreender a história de um planeta, porque oferecem evidências de colisões com luas ou cometas que podem ter acontecido no passado. A forma e tamanho dos anéis, bem como a composição do material, fornece uma indicação do tipo de evento que os formou. 

Os resultados da pesquisa serão publicados em breve na revista The Planetary Science Journal. 

Fonte: University of California

Relação entre lua galileana e as emissões aurorais em Júpiter

No dia 8 de novembro de 2020, a nave espacial Juno da NASA voou através de um intenso feixe de elétrons, viajando desde Ganimedes, a maior lua de Júpiter, até à sua pegada auroral sobre o gigante gasoso.

© NASA/SwRI (feixe de elétrons de Ganimedes até Júpiter)

Cientistas do SwRI (Southwest Research Institute) utilizaram dados de instrumentos científicos da Juno para estudar a população de partículas viajando ao longo da linha do campo magnético que liga Ganimedes a Júpiter, ao mesmo tempo que detectavam remotamente as emissões aurorais associadas para desvendar os processos misteriosos que criam as luzes cintilantes.

As luas mais massivas de Júpiter criam cada uma as suas próprias auroras nos polos norte e sul de Júpiter. Tal como na Terra, Júpiter produz luz auroral ao redor das regiões polares à medida que partículas da sua magnetosfera massiva interagem com as moléculas da atmosfera joviana. No entanto, as auroras de Júpiter são significativamente mais intensas que as da Terra e, ao contrário da Terra, as maiores luas de Júpiter também criam manchas aurorais. 

A missão Juno está orbitando Júpiter numa órbita polar e voou através do "cordão" de elétrons que liga Ganimedes à sua pegada auroral associada. Ganimedes é a única lua no nosso Sistema Solar que tem o seu próprio campo magnético. A sua mini-magnetosfera interage com a magnetosfera massiva de Júpiter, criando ondas que aceleram os elétrons ao longo das linhas do campo magnético do gigante gasoso, que podem ser medidas diretamente pela Juno. 

Dois instrumentos da Juno, o JADE (Jovian Auroral Distributions Experiment) e o UVS (Ultraviolet Spectrometer), forneceram dados chave para este estudo, que também foi apoiado pelo sensor de campo magnético da Juno construído no Goddard Space Flight Center da NASA. O JADE mediu os elétrons que viajavam ao longo das linhas do campo magnético, enquanto o UVS fotografava a mancha da pegada auroral relacionada.

Desta forma, a Juno é capaz de medir a "chuva" de elétrons e observar imediatamente a luz UV que cria quando embate em Júpiter. As medições anteriores da Juno mostraram que grandes perturbações magnéticas acompanhavam os feixes de elétrons causando a pegada auroral. No entanto, desta vez, a Juno não observou perturbações semelhantes com o feixe de elétrons.

A relação entre Júpiter e Ganimedes será mais explorada pela missão alargada da Juno, bem como pela futura missão JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da ESA. E o SwRI está construindo a próxima geração do instrumento UVS para a missão.

Um artigo foi publicado no periódico Geophysical Research Letters. 

Fonte: Southwest Research Institute

Evidências de atmosfera de vapor de água persistente em Europa

Observações pelo telescópio espacial Hubble revelaram recentemente vapor de água na atmosfera de Ganimedes, uma das luas de Júpiter.

© Hubble (Júpiter e a lua Europa)

Uma nova análise de imagens e espectros de arquivo revelou agora que o vapor de água também está presente na atmosfera da lua gelada de Júpiter, Europa.

A análise descobriu que uma atmosfera de vapor de água está presente apenas num hemisfério da lua. Este resultado melhora a nossa compreensão da estrutura atmosférica das luas geladas e ajuda a estabelecer as bases para as próximas missões científicas que irão explorar as luas geladas de Júpiter.

Europa, uma das 79 luas de Júpiter, é a sexta lua mais próxima de Júpiter e a sexta maior lua do Sistema Solar. É um globo de gelo maior do que o planeta anão Plutão, com uma superfície lisa marcada por fissuras e fendas. A superfície da lua é um ambiente desolado com uma temperatura média de -170 ºC e apenas uma atmosfera tênue. No entanto, os astrônomos suspeitam que Europa abriga um vasto oceano sob a sua superfície gelada.

Agora, pela primeira vez, foram descobertas evidências de vapor de água persistente na atmosfera de Europa. Usando uma técnica que recentemente resultou na descoberta de vapor de água na atmosfera da lua de Júpiter, Ganimedes, um astrônomo encontrou evidências de vapor de água no hemisfério que está sempre oposto à direção do seu movimento orbital. A distribuição assimétrica do vapor de água foi prevista por estudos anteriores com base em simulações de computador, mas não tinha sido detectada previamente por observações.

A detecção de uma abundância estável de água em Europa é surpreendente porque as temperaturas à superfície são muito baixas. Para fazer esta descoberta, foram analisados dados de arquivo do Hubble, com observações no ultravioleta de Europa de 1999, 2012, 2014 e 2015, enquanto a lua estava em várias posições orbitais. Todas estas observações foram feitas com um dos instrumentos mais versáteis do Hubble, o STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph).

Estas observações no ultravioleta pelo STIS permitiram a determinação da abundância de oxigênio, um dos constituintes da água, na atmosfera de Europa e, através da análise da densidade da emissão em diferentes comprimentos de onda, foi possível inferir a presença de vapor de água.

Observações anteriores de vapor de água em Europa foram associadas a plumas transitórias entrando em erupção através do gelo, análogas aos geysers aqui na Terra, mas com mais de 100 quilômetros de altura. Os fenômenos vistos nestes estudos das plumas eram aparentemente inomogeneidades transitórias ou bolhas na atmosfera. No entanto, os novos resultados mostram que estão presentes quantidades semelhantes de vapor de água, espalhadas por uma área maior em observações que vão de 1999 a 2015. Isto sugere a presença a longo prazo de uma atmosfera de vapor de água no hemisfério que está sempre escondido de Júpiter.

Apesar da presença de vapor de água neste hemisfério de Europa, não há indícios de água no hemisfério virado sempre para Júpiter. Os cientistas que trabalham para compreender estas luas geladas poderão em breve beneficiar de um olhar mais de perto. A missão JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da ESA está sendo preparada para explorar Ganimedes, Calisto e Europa, as três maiores luas geladas de Júpiter. A JUICE é a primeira missão do programa Cosmic Vision da ESA e tem lançamento previsto para 2022, chegando a Júpiter em 2031.

A sonda vai transportar um conjunto avançado de instrumentos, a carga útil de sensoriamento remoto mais poderosa já transportada para o Sistema Solar exterior, e vai passar pelo menos três anos fazendo observações detalhadas do sistema joviano. Europa também será visitada por uma missão da NASA, Europa Clipper, que investigará a sua habitabilidade, bem como selecionará um local de pouso para uma missão futura.

Esta descoberta e as informações das próximas missões, como a JUICE, vão melhorar a nossa compreensão de ambientes potencialmente habitáveis no Sistema Solar. Compreender a formação e a evolução de Júpiter e das suas luas também ajuda os astrônomos a obter informações sobre exoplanetas semelhantes a Júpiter em torno de outras estrelas.

Fonte: ESA

Os ventos na Grande Mancha Vermelha de Júpiter estão acelerando

Os ventos na "faixa" mais externa da Grande Mancha Vermelha de Júpiter estão acelerando; uma descoberta apenas possível graças ao telescópio espacial Hubble, que monitora o planeta há mais de uma década.

© ESA (Júpiter)

Foi descoberto que a velocidade média do vento dentro da orla da tempestade, conhecida como anel de alta velocidade, aumentou até 8% de 2009 a 2020. Em contraste, os ventos perto da região mais interna da mancha vermelha movem-se significativamente mais devagar. 

As nuvens escarlates da enorme tempestade giram no sentido oposto ao dos ponteiros do relógio, a velocidades que excedem 643 km/h, e o vórtice é maior do que a própria Terra. A mancha vermelha é lendária em parte porque os humanos a observam, no mínimo, há mais de 150 anos.

A mudança nas velocidades do vento medidas com o Hubble totaliza menos de 2,6 km/h por cada ano terrestre. As características menores que o Hubble consegue revelar na tempestade têm apenas quase 170 km de diâmetro.

Foi descoberto que a velocidade média do vento na Grande Mancha Vermelha aumentou ligeiramente ao longo da última década. A análise do mapa de vento bidimensional encontrou mudanças abruptas em 2017, quando houve uma grande tempestade convectiva nas proximidades.

Para melhor analisar a abundância de dados do Hubble, foi elaborada uma nova abordagem na sua análise de dados. Foi aplicado um software para rastrear dezenas a centenas de milhares de vetores de vento (direções e velocidades) de cada vez que Júpiter era observado pelo Hubble. 

O que é que significa este aumento de velocidade? Isto é difícil de diagnosticar, dado que o Hubble não consegue ver muito bem a base da tempestade. Qualquer coisa abaixo do topo das nuvens é invisível nos dados. Mas é um dado interessante que pode ajudar a entender o que está abastecendo a Grande Mancha Vermelha e como está mantendo a energia.

Ainda há muito trabalho a ser feito para a entender totalmente. A astronomia dedica-se ao estudo continuado das tempestades do maior planeta do Sistema Solar desde a década de 1870. A Grande Mancha Vermelha é uma ressurgência de material do interior de Júpiter. Vista de lado, as nuvens mais altas no centro estão caindo em cascata para as suas camadas na orla. 

Nas observações que abrangem mais de um século, os astrônomos notaram que está diminuindo de tamanho e se tornando mais circular do que oval. O diâmetro atual totaliza 16.000 km, o que significa que a Terra ainda consegue caber dentro dela.

Além de observar esta lendária tempestade de longa duração, os pesquisadores observaram tempestades em outros planetas, incluindo Netuno, onde tendem a percorrer a atmosfera do planeta e a desaparecer em apenas alguns anos. 

Pesquisas como esta ajudam os cientistas não apenas a aprender mais sobre os planetas individuais, mas também a tirar conclusões sobre a física subjacente que conduz e mantém as tempestades dos planetas. A maioria dos dados que apoiam esta pesquisa veio do programa OPAL (Outer Planets Atmospheres Legacy) do Hubble, que fornece visualizações globais anuais dos planetas exteriores e que permitem aos astrônomos procurar mudanças nas tempestades, ventos e nuvens.

Um artigo foi publicado no periódico Geophysical Research Letters.

Fonte: ESA

As auroras de Júpiter provocam ondas de calor

Por 50 anos, os pesquisadores lutaram para explicar um dos mistérios duradouros de Júpiter: por que sua atmosfera superior é tão quente?

© J. O'Donoghue (ilustração da aurora de Júpiter)

Com base na intensidade da luz solar que Júpiter recebe, seu alcance máximo deve ser de −73 ºC. Em vez disso, ele é cerca de 426 ºC. Uma hipótese sustentava que Júpiter de alguma forma gera calor de baixo, talvez de tempestades em sua atmosfera. Ou, suas entranhas ainda poderiam estar gravitacionalmente assentando e liberando calor.

Mas o principal suspeito são as auroras de Júpiter, que são produzidas quando o campo magnético do planeta captura partículas carregadas e as canaliza para seus polos. Quando estas partículas se chocam com as moléculas atmosféricas, elas fazem com que brilhem, e injetam uma quantidade enorme de energia nos polos no processo. Embora, em princípio, isto pudesse aquecer todo o planeta, os modelos atmosféricos previram que os fortes ventos do planeta prendem o calor nos polos e evitam que ele se espalhe para latitudes mais baixas.

Mas um estudo sugere que nestes modelos podem estar faltando alguma coisa. Uma equipe internacional de pesquisadores usou o Observatório Keck, no Havaí, para medir a emissão infravermelha de moléculas de hidrogênio na atmosfera de Júpiter, produzindo um mapa de temperatura de alta resolução do planeta. 

A análise revelou que as regiões polares diretamente sob as auroras eram cerca de 400 ºC mais quentes do que climas equatoriais, evidência clara da capacidade das auroras de aquecer os polos. E na segunda noite de observações (25 de janeiro de 2017, cerca de nove meses após a primeira), foram também encontradas evidências de que este calor pode se espalhar para outro lugar: 

Uma faixa quente apareceu ao sul da auroral principal, 200 ºC mais quente do que seus arredores e envolvendo a metade do planeta. A equipe argumenta que se trata de uma onda de calor viajando dos polos em direção ao equador. Reforçando seu caso, nota-se que a onda ocorreu em um momento em que o vento solar seria relativamente forte em Júpiter, o que teria desencadeado um aquecimento auroral mais intenso.

A equipe acredita que este evento mostra que as auroras são provavelmente responsáveis ​​pela maior parte do excesso de calor de Júpiter, embora exatamente como a atmosfera de Júpiter consegue fazer circular este calor ainda não está claro.

O estudo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Astronomy

Evidências de vapor de água na lua Ganimedes

Os astrônomos usaram conjuntos de dados de arquivo do telescópio espacial Hubble para revelar as primeiras evidências de vapor de água na atmosfera da lua de Júpiter, Ganimedes, o resultado do escape térmico de vapor de água da superfície gelada da lua.

© Juno (Ganimedes)

A lua Ganimedes, é a maior do planeta Júpiter e o nono maior objeto do Sistema Solar. Pode conter mais água do que todos os oceanos da Terra, mas as temperaturas lá são tão frias que a água à superfície congela e o oceano fica a cerca de 160 quilômetros abaixo da crosta. No entanto, onde há água pode haver vida como a conhecemos. Identificar água líquida em outros mundos é crucial na busca por planetas habitáveis além da Terra. E agora, pela primeira vez, foram encontradas evidências de uma atmosfera de água sublimada na lua gelada Ganimedes. 

Em 1998, o instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Hubble tirou as primeiras fotos ultravioleta (UV) de Ganimedes, que revelaram um padrão particular nas emissões observadas da atmosfera da lua. Ganimedes exibe bandas aurorais que são um tanto ou quanto semelhantes às observadas na Terra e em outros planetas com campos magnéticos. 

Estas imagens foram evidências ilustrativas de que Ganimedes tem um campo magnético permanente. As semelhanças entre as duas observações ultravioleta foram explicadas pela presença do oxigênio molecular, O2. As diferenças eram explicadas à época pela presença de oxigênio atômico, O, que produz um sinal que afeta uma cor UV mais do que outra. 

Como parte de um grande programa de observação para apoiar a missão Juno da NASA em 2018, Lorenz Roth, do Instituto Real de Tecnologia, em Estocolmo, Suécia, liderou uma equipe que se propôs a capturar espectros UV de Ganimedes com o COS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble a fim de medir a quantidade de oxigênio atômico. Realizaram uma análise combinada de novos espectros obtidos em 2018 com o COS e imagens de arquivo do instrumento STIS de 1998 e 2010. Para sua surpresa, e em contraste com as interpretações originais dos dados de 1998, descobriram que quase não havia oxigênio atômico na atmosfera de Ganimedes. Isto significa que deve haver outra explicação para as diferenças aparentes entre as imagens UV das auroras.

A explicação foi então descoberta na distribuição relativa das auroras nas duas imagens. A temperatura da superfície de Ganimedes varia fortemente ao longo do dia e, por volta do meio-dia, perto do equador, pode tornar-se suficientemente quente para que a superfície gelada libere algumas pequenas quantidades de moléculas de água. Realmente, as diferenças percebidas entre as imagens UV estão diretamente correlacionadas com o local onde a água seria esperada na atmosfera da lua.

Esta descoberta acrescenta antecipação à próxima missão JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da ESA, a primeira grande missão do programa Cosmic Vision da ESA. Com lançamento planejado para 2022 e chegada a Júpiter em 2029, passará pelo menos três anos fazendo observações detalhadas de Júpiter e de três das suas maiores luas, com ênfase particular em Ganimedes como corpo planetário e potencial mundo habitável.

Ganimedes foi identificado para investigação mais detalhada porque fornece um laboratório natural para a análise da natureza, evolução e potencial habitabilidade de mundos gelados em geral e devido ao papel que desempenha dentro do sistema de satélites galileanos e às suas interações magnéticas e de plasma com Júpiter e o seu ambiente.

Compreender o sistema joviano e desvendar a sua história, desde a sua origem até ao possível aparecimento de ambientes habitáveis, vai proporcionar-nos uma melhor compreensão de como os planetas gigantes e os seus satélites se formam e evoluem. Além disso, espera-se que sejam encontradas novas informações sobre o potencial para o aparecimento de vida em sistemas exoplanetários semelhantes a Júpiter.

Um artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: ESA

Resolvido mistério da aurora de raios X de Júpiter

Astrônomos resolveram um mistério de décadas de como Júpiter produz um surto espetacular de raios X a cada poucos minutos.

© Hubble/Chandra (auroras em Júpiter)

Os raios X fazem parte da aurora de Júpiter, surtos de luz visível e invisível que ocorrem quando partículas carregadas interagem com a atmosfera do planeta. Um fenômeno semelhante ocorre na Terra, criando a aurora boreal, mas a de Júpiter é muito mais poderosa, liberando centenas de gigawatts de energia, o suficiente para alimentar brevemente toda a civilização humana.

Num novo estudo, pesquisadores combinaram observações íntimas do ambiente de Júpiter pelo satélite Juno da NASA, que atualmente orbita o planeta, com medições simultâneas de raios X do observatório XMM-Newton da ESA (que está em órbita da Terra). 

A equipe, liderada pela University College London (UCL) e pela Academia Chinesa de Ciências, descobriu que os surtos de raios X foram desencadeados por vibrações periódicas das linhas do campo magnético de Júpiter. Estas vibrações criam ondas de plasma (gás ionizado) que enviam partículas pesadas de íons "surfando" ao longo das linhas do campo magnético até que chocam com a atmosfera do planeta, liberando energia na forma de raios X. 

As auroras de raios X ocorrem nos polos norte e sul de Júpiter, muitas vezes com a regularidade de um relógio; durante esta observação Júpiter produzia surtos de raios X a cada 27 minutos. 

As partículas iônicas carregadas que atingem a atmosfera têm origem no gás vulcânico que é expelido para o espaço através de vulcões gigantes na lua de Júpiter, Io. Este gás torna-se ionizado devido a colisões no ambiente imediato de Júpiter, formando um toroide de plasma que rodeia o planeta. 

Provavelmente ocorrem processos semelhantes em Saturno, Urano, Netuno e em exoplanetas, com diferentes tipos de partículas carregadas. Os raios X são normalmente produzidos por fenômenos extremamente poderosos e violentos, como buracos negros e estrelas de nêutrons, de modo que parece estranho que meros planetas os produzam também. Com a chegada do satélite Juno à órbita de Júpiter, os astrônomos têm agora uma oportunidade fantástica de estudar de perto um ambiente que produz raios X.

© Juno/Chandra (aurora no polo sul de Júpiter)

Os pesquisadores analisaram observações de Júpiter e do seu ambiente circundante realizadas continuamente ao longo de um período de 26 horas pelos satélites Juno e XMM-Newton. Encontraram uma correlação clara entre as ondas no plasma detectado pela Juno e as erupções aurorais de raios X no polo norte de Júpiter registadas pelo XMM-Newton. Então usaram modelagem de computador para confirmar que as ondas iriam conduzir as partículas em direção à atmosfera de Júpiter.

Ainda não está claro porque é que as linhas do campo magnético vibram periodicamente, mas a vibração pode resultar de interações com o vento solar ou de fluxos de plasma de alta velocidade dentro da magnetosfera de Júpiter. O campo magnético de Júpiter é extremamente forte, cerca de 20.000 vezes mais forte do que o da Terra. Portanto, a sua magnetosfera, a área controlada por este campo magnético, é extremamente grande. Se fosse visível no céu noturno, cobriria uma região com várias vezes o tamanho da nossa Lua.

O novo estudo foi publicado na revista Science Advances.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Descoberta nova lua de Júpiter

Um astrônomo amador descobriu uma lua nova de Júpiter.

© NASA (Júpiter e uma das 80 luas)

Embora ainda não tenha recebido a designação oficial, elevaria a contagem de satélites Jupiterianos para 80. O astrônomo amador que no ano passado recuperou quatro luas Jovianas perdidas se tornou o primeiro amador a descobrir uma lua até então desconhecida.

Kai Ly relatou a descoberta à Lista de Discussão do Planeta Minor em 30 de junho e a enviou para publicação para Minor Planet Electronic Circular. A busca de Ly foi um desdobramento de sua identificação anterior de imagens de pré-recuperação de luas Jovianas recentemente descobertas, incluindo Valetudo, Ersa e Pandia, enquanto examinava dados obtidos em 2003 com o Telescópio Canadá-França-Havaí (CFHT) de 3,6 metros. 

David Jewitt e Scott Sheppard (Universidade do Havaí) lideraram um grupo que usou estas imagens para descobrir 23 novas luas. As imagens permanecem disponíveis online, e Ly pensou que mais luas desconhecidas podem estar escondidas no conjunto de dados de 2003. Depois de planejar sua busca em maio, Ly no início de junho começou a examinar imagens tiradas em fevereiro de 2003, quando Júpiter estava em oposição e suas luas eram mais brilhantes. Eles examinaram três imagens de pesquisa cobrindo a mesma região do céu em momentos diferentes na noite de 24 de fevereiro e encontraram três luas potenciais movendo-se entre 13 e 21 segundos de arco por hora durante a noite. Ly não conseguiu recuperar duas das luas potenciais em outras noites, mas encontrou a terceira, temporariamente designada EJc0061, em observações de pesquisa em 25 a 27 de fevereiro e em imagens tiradas com o telescópio Subaru em 5 e 6 de fevereiro. Ly, portanto, tinha informações suficientes para traçar a órbita da lua em imagens de 12 de março a 30 de abril. 

Eles encontraram a lua perto de sua posição prevista em imagens posteriores do Observatório Interamericano Subaru, CFHT e Cerro Tololo tiradas até o início de 2018. A lua fraca varia de magnitude 23,2 a 23,5. 

O resultado final foi realizado com 76 observações ao longo de 15,26 anos (5.574 dias), o suficiente para Ly considerar sua órbita bem protegida por décadas. Os dados rastreiam a lua - provisoriamente designada S/2003J24 com publicação pendente, através de quase oito órbitas de 1,9 anos de Júpiter, mais do que o suficiente para mostrar que é uma lua.

Ela é apenas um membro típico do grupo retrógrado Carme. Este grupo inclui 22 outras pequenas luas orbitando Júpiter na direção oposta de sua rotação, com períodos de cerca de dois anos. Suas órbitas são semelhantes o suficiente para sugerir que foram todos fragmentos de um único impacto. 

Estas pequenas luas Jovianas retrógradas podem ter muitas companhias aguardando serem descobertas. No ano passado, Edward Ashton, Matthew Beaudoin e Brett J. Gladman (University of British Columbia, Canadá) avistaram cerca de quatro dúzias de objetos tão pequenos quanto 800 metros de diâmetro que pareciam orbitar Júpiter. Eles não os seguiram por tempo suficiente para provar que os objetos eram luas de Júpiter, mas a partir de suas observações preliminares, eles sugeriram que Júpiter poderia ter cerca de 600 satélites com pelo menos 800 metros de diâmetro. 

O desenvolvimento de telescópios maiores e mais sensíveis criará espaço para novas descobertas. Quando os observatórios publicam dados de pesquisa abertamente, isso cria mais oportunidades para os amadores fazerem descobertas. Com o auxílio de software é possível ajudar na interpretação dos resultados, incluindo o programa de determinação de órbita Find_Orb, o Aladin Sky Atlas interativo, os vários serviços do Minor Planet Center e o Solar System Object Image Search do Canadian Astronomical Data Center. O campo está aberto para astrônomos amadores fazerem suas próprias descobertas.

Fonte: Sky & Telescope

Ventos estratosféricos muito fortes em Júpiter

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro, uma equipe de astrônomos mediu diretamente, e pela primeira vez, ventos na atmosfera intermediária de Júpiter.

© ESO/L. Calçada (representação de ventos estratosféricos em Júpiter)

Ao analisar o resultado da colisão de um cometa em 1994, os pesquisadores descobriram ventos muito fortes, com velocidades de até 1.450 km/hora, perto dos polos de Júpiter, o que pode apontar para o que a equipe descreveu como um “monstro meteorológico único no nosso Sistema Solar”.

O planeta Júpiter é famoso pelas suas distintas faixas vermelhas e brancas: nuvens rodopiantes de gás em movimento que os astrônomos tradicionalmente usam para rastrear 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.

Porém, até agora, os pesquisadores nunca foram capazes de medir diretamente os padrões do vento entre estas duas camadas atmosféricas, isto é, na estratosfera. Medir a velocidade do vento na estratosfera de Júpiter usando as técnicas normais de rastreamento de nuvens é impossível devido à ausência de nuvens nesta parte da atmosfera. 

No entanto, com a ajuda do cometa Shoemaker-Levy 9, que colidiu com o gigante gasoso de forma espetacular em 1994, os astrônomos 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, onde elas têm se movido com os ventos desde então.

Uma equipe de astrônomos, liderada por Thibault Cavalié do Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, na França, seguiu uma destas moléculas, o cianeto de hidrogênio (HCN), para medir diretamente “jatos” estratosféricos em Júpiter. Estes jatos se referem às faixas estreitas de ventos na atmosfera, tal como as correntes de jato na Terra.

“O resultado mais espetacular que obtivemos foi a detecção 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 correspondem a 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. Esta detecção indica que estes jatos podem se comportar como um vórtice gigante com um diâmetro de até quatro vezes o tamanho da Terra e com cerca de 900 km de altura.

Os astrônomos já sabiam da existência de ventos fortes perto dos polos de Júpiter, mas situados muito mais alto na atmosfera, a centenas de quilômetros acima da área de foco deste novo estudo. Estudos anteriores previam que estes ventos na atmosfera superior diminuiriam em velocidade e desapareceriam muito antes de chegar às profundidades correspondentes à estratosfera.

A equipe 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 hidrogênio que se movem na estratosfera de Júpiter desde o impacto do cometa Shoemaker-Levy 9. Os dados do ALMA permitiram medir o desvio de Doppler, ou seja, variações minúsculas na frequência da radiação emitida pelas moléculas, causado pelos ventos nesta região do planeta. Ao medir estas variações é possível determinar a velocidade dos ventos, análogo à velocidade de um trem que passa pela variação na frequência do apito do trem.

Além dos surpreendentes ventos polares, a equipe usou também o ALMA para confirmar a existência de fortes ventos estratosféricos 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 quilômetros 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. 

“Esta descoberta preparou também o terreno para as medições, semelhantes mas mais extensas, que serão feitas pela missão JUICE e o seu instrumento de ondas submilimétricas,” disse Thomas Greathouse, cientista no Southwest Research Institute. O JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da Agência Espacial Europeia (ESA), com previsão que seja lançado no próximo ano. 

O Extremely Large Telescope (ELT) 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, dando-nos uma visão mais aprofundada da atmosfera de Júpiter. 

Este trabalho foi apresentado no artigo intitulado "First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter”, publicado na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO