Cientista da NASA Olha nas Profundezas da Grande Mancha Vermelha para Encontrar Água em Júpiter

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Durante séculos, os cientistas trabalharam para entender a composição de Júpiter. 

Este misterioso planeta é, de longe, o maior do nosso sistema solar e, quimicamente, o mais próximo do Sol. Compreender Júpiter é fundamental para aprender mais sobre como nosso sistema solar se formou e até sobre como outros sistemas solares se desenvolvem.

Mas uma questão tem atormentado os astrônomos por gerações: existe água na atmosfera de Júpiter e, em caso afirmativo, quanto?

Gordon L. Bjoraker , um astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, relatou em um recente artigo no Astronomical Journal que ele e sua equipe aproximaram a comunidade de pesquisa de Jovian da resposta. 

Ao olhar de telescópios terrestres em comprimentos de onda sensíveis à radiação térmica que vazava das profundezas da persistente tempestade de Júpiter, a Grande Mancha Vermelha, eles detectaram as assinaturas químicas da água acima das nuvens mais profundas do planeta.

Os pesquisadores concluíram,  que a pressão da água, combinada com suas medições de outro gás contendo oxigênio, o monóxido de carbono, implica que Júpiter tem 2 a 9 vezes mais oxigênio que o sol. Este achado suporta modelos teóricos e de simulação computacional que previram abundância de água (H 2 O) em Júpiter.

A revelação foi emocionante, uma vez que o experimento da equipe poderia ter falhado facilmente. A Grande Mancha Vermelha está cheia de nuvens densas, o que dificulta a fuga de energia eletromagnética e ensina aos astrônomos sobre a química interna.

Nova tecnologia espectroscópica e curiosidade deram à equipe um impulso em investigar profundamente Júpiter, que tem uma atmosfera de milhares de quilômetros de profundidade.

Os dados que Bjoraker e sua equipe coletaram complementarão as informações que a sonda Juno da NASA está reunindo enquanto circula o planeta de norte a sul a cada 53 dias.

Entre outras coisas, Juno está à procura de água com seu próprio espectrômetro infravermelho e com um radiômetro de microondas que pode sondar mais profundamente do que qualquer um já viu – a 100 bar, ou 100 vezes a pressão atmosférica na superfície da Terra. (A altitude em Júpiter é medida em barras, que representam a pressão atmosférica, já que o planeta não tem uma superfície, como a Terra, para medir a elevação.)

Se Juno retornar descobertas similares de água, apoiando assim a técnica terrestre de Bjoraker, poderia abrir uma nova janela para resolver o problema da água, disse Amy Simon, a especialista em atmosferas planetárias de Goddard.

“Se funcionar, então talvez possamos aplicá-lo em outro lugar, como Saturno, Urano ou Netuno, onde não temos uma Juno”, disse ela.

Juno é a última sonda encarregada de encontrar água, provavelmente em forma de gás, neste gigantesco planeta gasoso.

A água é uma molécula significativa e abundante no nosso sistema solar. Ela gerou a vida na Terra e agora lubrifica muitos de seus processos mais essenciais, incluindo o clima. É também um fator crítico no clima turbulento de Júpiter e em determinar se o planeta tem um núcleo feito de rocha e gelo.

Acredita-se que Júpiter seja o primeiro planeta a se ter formado, sugando os elementos que sobraram da formação do Sol, enquanto nossa estrela se aglutinava de uma nebulosa amorfa na ardente bola de gases que vemos hoje. Uma teoria amplamente aceita até várias décadas atrás era que Júpiter era idêntico em composição ao Sol; uma bola de hidrogênio com um toque de hélio – todo gás, nenhum núcleo.

Mas há evidências de que Júpiter tem um núcleo, possivelmente 10 vezes a massa da Terra. As naves espaciais que anteriormente visitaram o planeta encontraram evidências químicas de que formavam um núcleo de rocha e gelo de água antes de se misturar com os gases da nebulosa solar para criar sua atmosfera. A maneira como a gravidade de Júpiter puxa Juno também suporta essa teoria. Há até raios e trovões no planeta, fenômenos alimentados pela umidade.

A questão da água deixou cientistas planetários perplexos; virtualmente toda vez que evidências de H 2 O se materializam, algo acontece para afastá-las. Um exemplo favorito entre os especialistas em Júpiter é a espaçonave Galileo, da Nasa, que lançou uma sonda na atmosfera em 1995 que acabou em uma região anormalmente seca. 

Em sua busca por água, Bjoraker e sua equipe usaram dados de radiação coletados no cume do Maunakea no Havaí em 2017. Eles contaram com o telescópio infravermelho mais sensível da Terra no Observatório WM Keck, e também em um novo instrumento que pode detectar uma maior gama de gases na Instalação do Telescópio Infravermelho da NASA.

imagem infravermelha de jupiter
A Grande Mancha Vermelha é a mancha escura no meio desta imagem infravermelha de Júpiter. Está escuro devido às nuvens espessas que bloqueiam a radiação térmica. A faixa amarela indica a porção da Grande Mancha Vermelha usada na análise do astrofísico Gordon L. Bjoraker.
Créditos: Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA / Gordon Bjoraker

 

A ideia era analisar a energia luminosa emitida pelas nuvens de Júpiter para identificar as altitudes de suas camadas de nuvens. Isso ajudaria os cientistas a determinar a temperatura e outras condições que influenciam os tipos de gases que podem sobreviver nessas regiões.

Especialistas em atmosfera planetária esperam que existam três camadas de nuvens em Júpiter: uma camada inferior feita de água gelada e água líquida, uma camada intermediária de amônia e enxofre e uma camada superior de amônia.

Para confirmar isso através de observações terrestres, a equipe de Bjoraker observou os comprimentos de onda na faixa de luz infravermelha, onde a maioria dos gases não absorve calor, permitindo que as assinaturas químicas vazem. Especificamente, eles analisaram os padrões de absorção de uma forma de gás metano. Como Júpiter é muito quente para o metano congelar, sua abundância não deve mudar de um lugar para outro no planeta.

“Se você ver que a força das linhas de metano varia de dentro para fora da Grande Mancha Vermelha, não é porque há mais metano aqui do que lá”, disse Bjoraker, “é porque há nuvens mais espessas e profundas que estão bloqueando a radiação a Grande Mancha Vermelha.

A equipe de Bjoraker encontrou evidências para as três camadas de nuvens na Grande Mancha Vermelha, suportando modelos anteriores. A camada mais profunda da nuvem está em 5 bares, concluiu a equipe, exatamente onde a temperatura atinge o ponto de congelamento da água, disse Bjoraker, “então eu digo que muito provavelmente encontramos uma nuvem de água”. A quantidade de monóxido de carbono que os pesquisadores identificaram em Júpiter confirma que Júpiter é rico em oxigênio e, portanto, em água.

A técnica de Bjoraker agora precisa ser testada em outras partes de Júpiter para obter uma imagem completa da abundância global de água e seus dados ao quadrado com as descobertas de Juno.

“A abundância de água de Júpiter nos dirá muito sobre como o planeta gigante se formou, mas apenas se pudermos descobrir quanta água existe em todo o planeta”, disse Steven M. Levin , cientista do projeto Juno no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. Pasadena, Califórnia.

Fonte: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/how-a-nasa-scientist-looks-in-the-depths-of-the-great-red-spot-to-find-water-on-jupiter

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