ALMA mostra o interior das tempestades de Júpiter

Imagem rádio de Júpiter obtida com o ALMA. As bandas brilhantes indicam temperaturas altas e as bandas escuras temperaturas baixas. As bandas escuras correspondem a zonas em Júpiter normalmente brancas no visível. As bandas brilhantes correspondem às cinturas acastanhadas no planeta. Esta imagem contém mais de 10 horas de dados, de modo que os detalhes são difusos devido à rotação do planeta.Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Nuvens rodopiantes, grandes cinturas coloridas, tempestades gigantes. A atmosfera linda e incrivelmente turbulenta de Júpiter tem sido exibida muitas vezes. Mas o que está a acontecer por baixo das nuvens? O que provoca tantas tempestades e erupções que vemos à "superfície" do planeta? Para estudar isto, a luz visível não é suficiente. Precisamos de estudar Júpiter usando ondas de rádio.

Novas imagens feitas com o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) fornecem uma visão única da atmosfera de Júpiter até cinquenta quilómetros abaixo da camada visível de nuvens (de amónia) do planeta.

Primeiro mapa de Júpiter no rádio pelo ALMA (topo) e luz visível pelo Telescópio Espacial Hubble (baixo). A erupção na Cintura Equatorial Sul é visível em ambas as imagens.Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; NASA/Hubble

"O ALMA permitiu-nos fazer um mapa tridimensional da distribuição de amónia abaixo das nuvens. E, pela primeira vez, fomos capazes de estudar a atmosfera por baixo das camadas de nuvens de amónia depois de uma erupção energética em Júpiter," disse Imke de Pater da Universidade da Califórnia, em Berkeley, EUA.

A atmosfera do planeta gigante Júpiter é composta principalmente de hidrogénio e hélio, juntamente com os gases residuais metano, amónia, hidrossulfeto e água. A camada mais alta de nuvens é composta por amónia gelada. Por baixo, há uma camada de partículas sólidas de hidrossulfeto de amónia e, ainda mais profundamente, a cerca de 80 quilómetros por baixo do topo das nuvens, existe provavelmente uma camada de água líquida. As nuvens superiores formam as distintivas zonas acastanhadas e brancas vistas da Terra.

Mapa esférico de Júpiter, pelo ALMA, que mostra a distribuição do gás amónia por baixo do topo das nuvens de Júpiter. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), I. de Pater et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Muitas das tempestades em Júpiter ocorrem dentro destas cinturas. Podem ser comparadas a tempestades na Terra e são frequentemente associadas com eventos de relâmpagos. As tempestades revelam-se no visível como pequenas nuvens brilhantes, chamadas de plumas. Estas erupções de plumas podem provocar uma grande perturbação na cintura, que pode permanecer visível durante meses ou anos.

As imagens do ALMA foram obtidas alguns dias depois dos astrónomos amadores terem observado uma erupção na Cintura Equatorial Sul de Júpiter em janeiro de 2017. Ao início foi vista uma pequena pluma brilhante, e depois uma rutura em grande escala na cintura que durou semanas após a erupção.

De Pater e colegas usaram o ALMA para estudar a atmosfera por baixo da pluma e a cintura perturbada no rádio e compararam estas imagens com imagens no UV-visível e no infravermelho, obtidas com outros telescópios aproximadamente ao mesmo tempo.

Ilustração da "convecção húmida" na atmosfera de Júpiter que mostra uma pluma que tem origem 80 quilómetros abaixo do topo das nuvens, onde a pressão é cinco vezes a da Terra (5 bares), subindo pelas regiões onde a água condensa-se, hidrossulfeto de amónia se forma e a amónia solidifica-se como gelo, logo abaixo da região mais fria da atmosfera, a tropopausa. Crédito: adaptado de ilustração de Leigh Fletcher, Universidade de Leicester

"As nossas observações do ALMA são as primeiras a mostrar que altas concentrações de amónia sobem pela atmosfera durante uma erupção energética, disse de Pater. "A combinação de observações simultâneas em vários comprimentos de onda diferentes permitiu-nos examinar a erupção em detalhes. O que nos levou a confirmar a teoria atual de que as plumas energéticas são desencadeadas pela convecção húmida na base das nuvens de água, localizadas no fundo da atmosfera. As plumas trazem o gás amónia das profundezas da atmosfera até grandes altitudes, bem acima da camada principal superior de amónia," acrescentou.

"Estes mapas ALMA, em comprimentos de onda milimétricos, complementam os mapas feitos com o VLA (Very Large Array) da NSF nos comprimentos de onda centimétricos," disse Bryan Butler, do NRAO (National Radio Astronomy Observatory). "Ambos os mapas sondam abaixo do topo das nuvens vistas em comprimentos de onda visíveis e mostram gases ricos em amónia a subir para e a formar camadas superiores (zonas), e o ar pobre em amónia a descer (cinturas)."

"Os resultados atuais mostram soberbamente o que pode ser alcançado na ciência planetária quando um objeto é estudado com vários observatórios e em vários comprimentos de onda," explica Eric Villard, astrónomo do ALMA e parte da equipe de investigação. "O ALMA, com a sua sensibilidade sem precedentes e resolução espectral no rádio, trabalhou com sucesso em conjunto com outros observatórios em todo o mundo para fornecer os dados que permitiram uma melhor compreensão da atmosfera de Júpiter."

Fonte: Astronomia OnLine