Nota de Imprensa

Medidos pela primeira vez em Júpiter ventos estratosféricos muito fortes

18 de Março de 2021

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é um parceiro, uma equipa de astrónomos mediu diretamente e pela primeira vez ventos na atmosfera intermédia de Júpiter. Ao analisar o resultado da colisão de um cometa em 1994, os investigadores descobriram ventos muito fortes, com velocidades de até 1450 km/hora, perto dos pólos de Júpiter, o que pode apontar para o que a equipa descreveu como um “monstro meteorológico único no nosso Sistema Solar”.

Júpiter é famoso pelas suas distintas bandas vermelhas e brancas: nuvens serpenteantes de gás em movimento que os astrónomos usam tradicionalmente para seguir os ventos na baixa atmosfera de Júpiter. Os cientistas observam também brilhos intensos, as chamadas auroras, perto dos pólos do planeta gigante, que parecem estar associadas a ventos fortes na atmosfera superior. No entanto, e até agora, os investigadores nunca tinham medido de forma direta padrões de vento entre estas duas camadas atmosféricas, i.e., na estratosfera.

Medir velocidades do vento na estratosfera de Júpiter usando as técnicas normais de seguimento das nuvens é impossível devido à ausência de nuvens nesta parte da atmosfera. No entanto, e com a ajuda do cometa Shoemaker-Levy 9, que colidiu com o gigante gasoso de forma espetacular em 1994, os astrónomos 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, as quais se têm estado a movimentar com os ventos desde essa altura.

Uma equipa de astrónomos, liderada por Thibault Cavalié do Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux em França, seguiu uma dessas moléculas — cianeto de hidrogénio (HCN) — para medir diretamente “jatos” estratosféricos em Júpiter. Os cientistas usam a palavra “jato” para se referirem a bandas estreitas de ventos na atmosfera, tal como as correntes de jato na Terra.

“O resultado mais espetacular que obtivemos foi a deteção de jatos muito fortes, com velocidades de até 400 metros por segundo, localizados por baixo das auroras, perto dos pólos,” diz Cavalié. Estas velocidades dos ventos, equivalentes a cerca de 1450 km/hora, correspondem a mais do dobro das velocidades das tempestades mais fortes observadas na Grande Mancha Vermelha de Júpiter e a mais do triplo das velocidades dos ventos medidas nos tornados mais extremos da Terra.

“Esta nossa deteção indica que estes jatos se podem comportar como um vórtice gigante com um diâmetro de até quatro vezes o tamanho da Terra e com cerca de 900 km de altura,” explica o co-autor do trabalho Bilal Benmahi, também do Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux. “Um vórtice deste tamanho pode bem ser um 'monstro meteorológico' único no nosso Sistema Solar,” acrescenta Cavalié.

Os astrónomos já sabiam da existência de ventos fortes perto dos pólos de Júpiter, mas situados muito mais alto na atmosfera, a centenas de quilómetros por cima da área de foco deste novo estudo, o qual é publicado hoje na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics. Estudos anteriores previam que estes ventos na atmosfera superior diminuiriam em velocidade e desapareceriam muito antes de chegar às profundidades correspondentes à estratosfera. No entanto, “os novos dados ALMA dizem-nos o contrário,” refere Cavalié, acrescentando que o facto de descobrir estes ventos estratosféricos fortes perto dos pólos de Júpiter constituiu uma “verdadeira surpresa”.

A equipa 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 hidrogénio que se têm estado a deslocar na estratosfera de Júpiter desde o impacto do cometa Shoemaker-Levy 9. Os dados ALMA permitiram medir o desvio de Doppler — variações minúsculas na frequência da radiação emitida pelas moléculas — causado pelos ventos nesta região do planeta. “Ao medir estas variações, pudemos determinar a velocidade dos ventos, um pouco como podemos determinar a velocidade de um comboio a passar pela variação na frequência do apito do comboio,” explica o co-autor do estudo Vincent Hue, um cientista planetário do Southwest Research Institute nos EUA.

Para além dos surpreendentes ventos polares, a equipa usou também o ALMA para confirmar a existência de ventos estratosféricos fortes 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 km por hora.

As observações ALMA necessárias para seguir os ventos estratosféricos nos pólos e no equador de Júpiter necessitaram de menos de 30 minutos em termos de tempo de telescópio. “Os altos níveis de detalhe que conseguimos atingir em tão pouco tempo demonstram bem o extraordinário poder do ALMA,” disse Thomas Greathouse, cientista no Southwest Research Institute e co-autor do estudo. “Achei surpreendente obter a primeira medição direta destes ventos.”

“Estes resultados do ALMA abrem uma nova janela no estudo das regiões aurorais de Júpiter, algo inesperado a apenas alguns meses atrás,” disse Cavalié. “Esta descoberta preparou também o palco para as medições, semelhantes mas mais extensas, que serão levadas a cabo pela missão JUICE e o seu instrumento de ondas submilimétricas,” acrescenta Greathouse, referindo-se ao JUpiter ICy moons Explorer da Agência Espacial Europeia, que se espera 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, fornecendo-nos assim mais informações sobre a atmosfera de Júpiter.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado "First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter”, publicado hoje na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202140330).

A equipa é composta por T. Cavalié (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux [LAB], França, e LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University [LESIA], França), B. Benmahi (LAB), V. Hue (Southwest Research Institute [SwRI], EUA), R. Moreno (LESIA), E. Lellouch (LESIA), T. Fouchet (LESIA), P. Hartogh (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung [MPS], Alemanha), L. Rezac (MPS), T. K. Greathouse (SwRI), G. R. Gladstone (SwRI), J. A. Sinclair (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, EUA), M. Dobrijevic (LAB), F. Billebaud (LAB) e C. Jarchow (MPS).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO tem 16 Estados Membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Irlanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, para além do país de acolhimento, o Chile, e a Austrália, um parceiro estratégico. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope e o Interferómetro do Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo, para além de dois telescópios de rastreio: o VISTA, que trabalha no infravermelho, e o VLT Survey Telescope, concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é também um parceiro principal em duas infraestruturas situadas no Chajnantor, o APEX e o ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o Extremely Large Telescope (ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma infraestrutura astronómica internacional, surge no âmbito de uma parceria entre o ESO, a Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos (NSF) e os Institutos Nacionais de Ciências da Natureza (NINS) do Japão, em cooperação com a República do Chile. O ALMA é financiado pelo ESO em prol dos seus Estados Membros, pela NSF em cooperação com o Conselho de Investigação Nacional do Canadá (NRC) e do Conselho Nacional Científico da Taiwan (NSC) e pelo NINS em cooperação com a Academia Sinica (AS) da Taiwan e o Instituto de Astronomia e Ciências do Espaço da Coreia (KASI). A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol dos seus Estados Membros; pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos (NRAO), que é gerido pela Associação de Universidades, Inc. (AUI), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Observatório Conjunto ALMA (JAO) fornece uma liderança e gestão unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso2104, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.