Júpiter pode ter muitas vezes mais água do que a encontrada na Terra

Em 7 de dezembro de 1995, NASAa histórica sonda Galileu mergulhou Júpiterda atmosfera a 106.000 mph (107.600 km/h), transmitindo 58 minutos de dados de volta à Terra antes de serem pulverizados nas profundezas do interior esmagador do enorme planeta.

Em termos de composição atmosférica, parte do que a sonda mediu correspondeu às expectativas. Mas também houve algumas surpresas, uma das mais desconcertantes foi o facto de a região em que Galileu entrou ser mais seca do que os astrofísicos previram. As 79 luas de Júpiter são maioritariamente feitas de gelo, por isso presumiu-se que a atmosfera do planeta conteria uma quantidade considerável de água. Nesse caso, a sonda de 340 kg não o encontrou naquele dia.

Quase um quarto de século depois, os especialistas ainda debatem a quantidade de água que pode estar circulando na atmosfera uivante de Júpiter. Uma pesquisa recente realizada por uma equipe nacional de cientistas – incluindo o astrofísico da Universidade Clemson, Máté Ádámkovics – indica que a resposta é… muito.

“Ao formular e analisar dados obtidos utilizando telescópios terrestres, a nossa equipa detectou as assinaturas químicas da água nas profundezas da superfície da Grande Mancha Vermelha de Júpiter,” disse Ádámkovics, professor assistente no departamento de física e astronomia da Faculdade de Ciências. “Júpiter é um gigante gasoso que contém mais do dobro da massa de todos os nossos outros planetas juntos. E embora 99 por cento da atmosfera de Júpiter seja composta por hidrogénio e hélio, mesmo as frações solares de água num planeta desta massa representariam muita água – muitas vezes mais água do que temos aqui na Terra.”

A pesquisa colaborativa de Ádámkovics foi recentemente apresentada no Astronomical Journal, uma das principais revistas de astronomia do mundo. Ele fazia parte de uma equipe que incluía Gordon L. Bjoraker, da NASA; Michael H. Wong e Imke de Pater do Universidade da California, Berkeley; Tilak Hewagama, da Universidade de Maryland; e Glenn Orton, do Instituto de Tecnologia da Califórnia. O artigo foi intitulado “A composição do gás e a estrutura profunda das nuvens da Grande Mancha Vermelha de Júpiter”.

A equipe concentrou sua atenção na Grande Mancha Vermelha, uma tempestade semelhante a um furacão com mais de duas vezes a largura da Terra e que tem soprado nos céus de Júpiter há mais de 150 anos. A equipe procurou água usando dados de radiação coletados por dois instrumentos em telescópios terrestres: iSHELL no Infrared Telescope Facility da NASA e o Near Infrared Spectograph no telescópio Keck 2, ambos localizados no cume remoto de Maunakea, no Havaí. . iShell é um instrumento de alta resolução que pode detectar uma ampla gama de gases em todo o espectro de cores. Keck 2 é o telescópio infravermelho mais sensível da Terra.

A equipe encontrou evidências de três camadas de nuvens na Grande Mancha Vermelha, com a camada de nuvens mais profunda entre 5 e 7 barras. Uma barra é uma unidade métrica de pressão que se aproxima da pressão atmosférica média na Terra ao nível do mar. A altitude em Júpiter é medida em barras porque o planeta não possui uma superfície semelhante à da Terra para medir a elevação. A cerca de 5-7 bares – ou cerca de 160 quilómetros abaixo do topo das nuvens – é onde os cientistas acreditavam que a temperatura atingiria o ponto de congelamento da água. Acredita-se que a mais profunda das três camadas de nuvens identificadas pela equipe seja composta de água congelada.

“A descoberta de água em Júpiter usando a nossa técnica é importante de várias maneiras. Nosso estudo atual se concentrou na mancha vermelha, mas projetos futuros serão capazes de estimar quanta água existe em todo o planeta”, disse Ádámkovics. “A água pode desempenhar um papel crítico nos padrões climáticos dinâmicos de Júpiter, pelo que isto ajudará a avançar a nossa compreensão sobre o que torna a atmosfera do planeta tão turbulenta. E, finalmente, onde existe potencial para água líquida, a possibilidade de vida não pode ser completamente descartada. Portanto, embora pareça muito improvável, a vida em Júpiter não está fora do alcance da nossa imaginação.”

O principal papel de Clemson na pesquisa foi usar software especialmente projetado para transformar dados brutos em dados de qualidade científica que pudessem ser mais facilmente analisados ​​e também compartilhados com cientistas de Clemson e de todo o mundo. Este tipo de trabalho foi realizado na primavera passada por Rachel Conway, uma estudante de graduação em física e astronomia que se envolveu no projeto através do programa Creative Inquiry de Clemson.

“Quando comecei, comecei analisando os dados. O código já estava escrito e eu estava apenas inserindo novos conjuntos de dados e gerando arquivos de saída”, disse Conway, natural de Watertown, Connecticut. “Mas então comecei a corrigir erros e aprender mais sobre o que realmente estava acontecendo. Me interesso por tudo e qualquer coisa que existe por aí, então aprender mais sobre o que não sabemos é sempre legal.”

A sonda Juno da NASA, que chegou a Júpiter em 2016 e irá orbitar e estudar o planeta até pelo menos 2021, revelou muitos segredos sobre um planeta tão grande que quase se tornou uma estrela. Juno também está procurando água usando seu próprio espectrômetro infravermelho de alta tecnologia. Se as observações de Juno corresponderem às observações terrestres, então estas últimas podem ser aplicadas não apenas à Grande Mancha Vermelha, mas a todo Júpiter. A técnica também pode ser usada para estudar Saturno, Uranoe Netunoos outros três planetas gasosos do nosso sistema solar.

“A partir deste outono, o próximo projeto será obter muito mais dados deste tipo para medir não apenas um ponto em Júpiter. mas em todo Júpiter”, disse Ádámkovics, cujo foco de pesquisa está na física e na química da formação planetária, nas atmosferas planetárias e nos discos circunstelares. “Para isso, coletaremos muitos gigabytes de dados com o novo instrumento, iSHELL, que funciona em altíssima resolução e complementará as observações de Juno. A nova parte deste próximo projeto será escrever o software automatizado para todos esses dados, para que possamos obter uma imagem completa da abundância de água no planeta.”

Desta vez, Ádámkovics e Conway terão alguns novos membros em sua equipe Clemson. Ádámkovics adicionará de seis a oito alunos do Creative Inquiry para auxiliar na análise dos dados brutos.

“Além dos estudantes de física, também temos estudantes que são cientistas da computação e se especializam em outras áreas”, disse Ádámkovics. “Esperamos que estes conjuntos de competências interdisciplinares se complementem, aumentando a nossa eficácia e eficiência. Júpiter ainda tem muitos mistérios. Mas nunca estivemos mais preparados ou mais capazes de resolvê-los.”

Referência: “A composição do gás e a estrutura profunda das nuvens da Grande Mancha Vermelha de Júpiter” por GL Bjoraker, MH Wong, I. de Pater, T. Hewagama, M. Ádámkovics e GS Orton, 17 de agosto de 2018, O Jornal Astrofísico.
DOI: 10.3847/1538-3881/aad186