Cientistas revelam que Júpiter não é o que nos dizem Publicado por: Equipe Fury Arquivo verificado! sexta-feira, 14 de julho de 2023

Nas vastas extensões do nosso sistema solar, Júpiter reina supremo como um gigantesco mistério, cativando cientistas e astrônomos há séculos. Justo quando pensamos que entendemos o gigante gasoso, esse behemoth celestial desmorona nossas suposições. Com sua mistura de comportamento imprevisível e frequentemente hostil, tempestades fascinantes com ventos de até 640 quilômetros por hora e os mistérios ocultos de oceanos metálicos escondidos em seu núcleo, Júpiter ainda deixa os cientistas perplexos. Junte-se a nós em uma jornada extraordinária enquanto mergulhamos nas profundezas desse mundo enigmático, desvendando seus segredos.

Décadas de estudos extensivos demonstraram quão notavelmente intrincado Júpiter é. Recentemente, foram descobertas mais 12 luas orbitando o gigante gasoso. O número total de satélites ao redor de Júpiter agora é de 92, mais do que qualquer outro planeta no sistema solar.

As últimas luas descobertas têm tamanhos que variam de 1 a 3,2 quilômetros. A maioria dessas luas tem órbitas extensas, sendo que 9 das 12 levam mais de 550 dias para completar uma revolução ao redor do planeta. Os cientistas acreditam que, porque essas luas distantes se movem na direção oposta à rotação de Júpiter, elas podem ser asteroides capturados. Acredita-se amplamente que Júpiter atua como um escudo protetor, salvaguardando nosso planeta de ameaças do espaço sideral.

No passado, astrônomos chegaram a sugerir que esse foi um dos motivos pelos quais a vida teve uma chance de evoluir na Terra. Mas descobertas recentes lançam dúvidas sobre o papel de Júpiter como guardião celestial da Terra. Cometas de longo período, que se originam das regiões distantes do sistema solar e levam milênios para orbitar o Sol, normalmente entram em nossa vizinhança. No entanto, graças à influência gravitacional de Júpiter, a maioria desses objetos gelados em movimento rápido é lançada para fora do sistema solar antes de se aproximar da Terra.

Portanto, as chances de colisões de cometas de longo período com nosso planeta são extremamente raras, ocorrendo ao longo de milhões ou até mesmo dezenas de milhões de anos, e a presença de Júpiter desempenha um papel crucial em proteger a Terra desses impactos potenciais. No entanto, as forças gravitacionais do gigante gasoso têm implicações positivas e negativas para a vida na Terra.

Por um lado, sua imensa gravidade impede que rochas espaciais próximas se acumulem e se formem em um planeta. Isso levou à formação do cinturão de asteroides - uma coleção de inúmeros fragmentos pequenos de detritos espalhados entre Marte e Júpiter. No entanto, hoje em dia, a atração gravitacional do gigante gasoso continua a influenciar asteroides, fazendo com que alguns desviem em direção ao sol. Essa mudança em sua trajetória aumenta as chances de colisões com a Terra, e já testemunhamos isso no passado.

Em 1770, o Cometa de Lexell passou a apenas cerca de um milhão de milhas de distância de nosso planeta - uma proximidade extraordinária em escala astronômica. Os cientistas acreditam que esse cometa havia vindo inicialmente das regiões mais distantes do sistema solar e teve um encontro próximo com Júpiter que redirecionou sua trajetória em direção à Terra. Após completar duas órbitas ao redor do sol, o cometa retornou a um ponto de proximidade próxima a Júpiter nove anos depois, o que o ejetou do sistema solar. A teoria do escudo de Júpiter, apoiada por simulações computacionais anteriores, sugeria que o gigante gasoso ejetava inúmeros cometas de longo período para fora do sistema solar.

E essa teoria até mesmo previu o impacto do cometa Shoemaker-Levy 9 no quinto planeta em 1994. Mas os recursos de computação não eram tão poderosos como são hoje em dia e os cientistas tiveram que fazer muitos cálculos.

Hoje, temos dados que incluem um número maior de cometas de curto período e asteroides próximos à Terra que intersectam a órbita terrestre em comparação com os cometas de longo período, e novas simulações mostram uma imagem diferente. A influente gravidade de Júpiter interage com o Cinturão de Asteroides, causando ressonâncias gravitacionais que eliminam asteroides desgarrados e os redirecionam para o interior. Colisões entre asteroides também podem contribuir para esse processo, dispersando fragmentos rochosos em zonas ressonantes.

A borda interna do cinturão de asteroides é particularmente afetada por um fenômeno conhecido como ressonância secular, que conduz material para o interior do sistema solar. A massa atual de Júpiter permite que ele redirecione cometas em direção à Terra, como observado com o Cometa de Lexell, e os remova efetivamente do sistema solar. Se Júpiter tivesse apenas um quinto de sua massa atual, ainda desestabilizaria cometas, mas perderia a capacidade de remover muitos deles, levando a uma taxa de impacto mais alta na Terra.

A frequência de impactos desempenha um papel crucial na evolução de longo prazo da vida em um planeta. O registro geológico da Terra indica que uma taxa de impacto de uma grande colisão a cada cem milhões de anos proporciona tempo suficiente para a biosfera se recuperar e prosperar. No entanto, uma taxa de impacto mais alta ocorrendo a cada poucos milhões de anos poderia devastar o planeta, dificultando o desenvolvimento de uma nova biosfera.

Alguns cientistas acreditam que as colisões com a Terra também foram responsáveis por trazer água para cá.

Mas e a água em Júpiter?

Vapor de água foi detectado pela primeira vez em Júpiter em 1995. Essa descoberta foi feita pela espaçonave Galileo, que realizou observações e medições extensas do planeta e suas luas. Os instrumentos a bordo da espaçonave Galileo, em particular o Espectrômetro de Mapeamento de Infravermelho Próximo, detectaram a presença de vapor de água na atmosfera do planeta durante sua passagem próxima.

Mas dados recentes demonstram que a água representa aproximadamente 0,25% da atmosfera de Júpiter acima do equador do planeta.

Embora isso possa não parecer muito, na verdade, é uma quantidade imensa de água. Júpiter, provavelmente o primeiro planeta a se formar em nosso sistema solar, contém uma quantidade significativa de gás e poeira que não se tornou parte do Sol. Saber exatamente quanto de água está aprisionado em Júpiter é crucial para os cientistas que estudam a formação do sistema solar. Nos últimos anos, uma equipe de pesquisadores usou dados de telescópios para descobrir uma presença substancial de água dentro da famosa Grande Mancha Vermelha de Júpiter.
Lançada pela NASA em 2012, a espaçonave Juno atualmente orbita o gigante gasoso, tirando fotos em close de suas nuvens.

Equipada com instrumentos avançados, a espaçonave revelou ainda mais evidências de água em Júpiter. Como esse gigante gasoso possui mais do que o dobro da massa combinada de todos os outros planetas do nosso sistema solar, mesmo pequenas frações de água em um planeta tão massivo resultariam em uma quantidade significativa - muito maior do que a quantidade de água encontrada na Terra. A presença de água na atmosfera do gigante gasoso também é a razão pela qual Júpiter, assim como a Terra, apresenta suas próprias exibições hipnotizantes de raios, cem vezes mais brilhantes do que os raios terrestres, e pedras de granizo peculiares.

Raios foram detectados nas nuvens de água do planeta no passado, onde as gotículas de água colidem com cristais de gelo carregados eletricamente. Mas a espaçonave Juno também avistou raios fracos em altitudes mais altas na atmosfera, onde as temperaturas caem para aproximadamente -87°C [-125°F] - muito frio para a água existir em seu estado líquido.

Então, como ocorre o fenômeno dos raios nessas condições?

A resposta para o mistério está na amônia, um componente notável na atmosfera de Júpiter que atua como um anticoagulante natural.

Na alta atmosfera, os cristais de gelo de água se combinam com vapores de amônia e derretem. Essas gotículas de água-amônia então colidem com cristais de gelo adicionais de baixo para cima, criando uma carga elétrica que gera raios. Abaixo das nuvens de gelo de amônia, as gotículas de amônia e água crescem continuamente até ficarem pesadas demais para permanecerem suspensas no ar, se assemelhando a grandes pedras de granizo, como as que temos na Terra.

Os cientistas acreditam que esses objetos semelhantes a bolas de massa descem mais profundamente na atmosfera de Júpiter. Mas agora, vamos viajar ainda mais fundo nas camadas internas de Júpiter. Anteriormente, acreditava-se que os planetas gigantes do nosso sistema solar possuíam um núcleo rochoso. Essa era a teoria aceita por muito tempo, mas recentemente os cientistas começaram a duvidar dessa teoria. Usando os dados da órbita da Juno, os cientistas ainda estão estudando como a matéria está distribuída dentro de Júpiter, e descobertas recentes revelaram um mistério inesperado escondido no núcleo do gigante gasoso.

O núcleo de Júpiter tem pressões extremamente altas, muito maiores do que na Terra, e temperaturas de até 20.000°C [36.000°F]. Para entender essas condições, os cientistas usam lasers potentes para comprimir amostras e simular as pressões do planeta em laboratório. O Centro de Matéria em Pressões Atômicas [CMAP] da Universidade de Rochester está na vanguarda dessa pesquisa.

A densidade dos materiais no núcleo de Júpiter depende de sua composição e propriedades físicas. E recentemente, os cientistas descobriram que o núcleo de Júpiter não é tão compacto quanto se pensava. No interior de suas regiões mais profundas, apenas 18% do material é rochoso. Júpiter é predominantemente composto de hidrogênio, que representa cerca de 90% de sua composição, junto com aproximadamente 10% de hélio e quantidades mínimas de outros elementos.
Nas camadas externas desse gigante gasoso, o hidrogênio existe como um gás incolor e transparente, na mesma forma em que existe aqui em nosso planeta.

À medida que se desce mais profundamente em Júpiter, a pressão atmosférica crescente transforma o hidrogênio em um fluido denso e bizarro que conduz eletricidade como um metal.

Então, qual é essa substância?

Aproximadamente 10% do caminho em direção ao núcleo de Júpiter, ao longo de seu raio, o imenso volume de gás hidrogênio que forma a atmosfera do planeta é comprimido em uma forma única conhecida como hidrogênio metálico líquido.

O hidrogênio metálico líquido possui propriedades semelhantes à água, com baixa viscosidade, excelente condutividade elétrica e eficiente condução térmica. Dentro de Júpiter, essa substância abundante transforma o planeta em um enorme gerador. Na Terra, os elementos existem como sólidos, líquidos ou gases, dependendo da temperatura e da pressão. Embora o hidrogênio seja tipicamente um gás em nosso planeta, ele pode ser comprimido e resfriado artificialmente para se tornar líquido ou sólido. No entanto, mesmo nesses estados, o hidrogênio mantém sua natureza não metálica, conduzindo mal calor e eletricidade. Em contraste, os metais são excelentes condutores de calor e eletricidade devido à sua disposição de átomos. Nas profundezas dos gigantes gasosos do nosso sistema solar, o hidrogênio passa por temperaturas e pressões extremas, o que permite estados peculiares, incluindo o hidrogênio metálico líquido.
Sob essas condições, os átomos de hidrogênio perdem seus elétrons, resultando em uma mistura de núcleos de hidrogênio flutuantes e elétrons.

Essa mobilidade dos elétrons se assemelha ao comportamento de um metal. Existe uma teoria de que o núcleo de Júpiter pode ser preenchido com vastos oceanos dessa substância e, com base em estimativas anteriores da massa do núcleo joviano, ele pode ser de 12 a 45 vezes mais massivo do que nosso planeta. Uma camada de hidrogênio metálico líquido com 40.000 quilômetros [25.000 milhas] de profundidade, combinada com a rápida rotação de Júpiter, que leva cerca de 10 horas, gera um campo magnético colossal que se estende por uma distância impressionante de 725 milhões de quilômetros [450 milhões de milhas]. Esse campo magnético é o maior do nosso sistema solar e contém seus próprios mistérios.

Explorando regiões a mais de 320 quilômetros [200 milhas] abaixo da atmosfera de Júpiter, os cientistas identificaram uma nova área chamada Grande Mancha Azul, para não ser confundida com a Grande Mancha Vermelha de Júpiter. Os pesquisadores sabiam que o campo magnético joviano era complexo, mas não tinham ideia de quão estranho era, e isso tem algo a ver com a Grande Mancha Azul. O campo magnético joviano é 20.000 vezes mais forte do que o campo magnético da Terra. Mas agora os cientistas descobriram que sua força é volátil. Ao contrário do campo magnético dipolar da Terra, o campo magnético do gigante gasoso origina-se de uma área ampla no hemisfério norte e retorna perto do polo sul. Os pesquisadores também identificaram uma região concentrada logo ao sul do equador - a Grande Mancha Azul.

De certa forma, essa área é como um segundo polo sul joviano localizado perto do equador. A colossal tempestade que tem rugido por séculos provavelmente é causada pela presença de altas concentrações de amônia na atmosfera. A intensidade dos campos magnéticos na Grande Mancha Azul sofre flutuações de até um por cento por ano, fortalecendo e enfraquecendo em diferentes regiões. Até o final da missão estendida da Juno em 2025, os cientistas terão amplas evidências para avaliar sua hipótese. À medida que a pesquisa continua, vamos encontrar novos mistérios sobre o gigante gasoso. Como a Grande Mancha Azul e a Grande Mancha Vermelha estão localizadas na mesma latitude, é possível que os dois fenômenos estejam de alguma forma conectados. Os gigantes gasosos são tipicamente caracterizados por suas altas temperaturas, especialmente em suas atmosferas superiores.

No nosso sistema solar, existem dois gigantes gasosos - Saturno e Júpiter. No entanto, Júpiter não tem uma temperatura consistentemente alta em toda a sua estrutura. O maior planeta do sistema solar é mais conhecido pela sua enorme tempestade, com o dobro do tamanho da Terra - a Grande Mancha Vermelha, mas o gigante gasoso também possui outras manchas. A Grande Mancha Fria é quase tão grande quanto a Grande Mancha Vermelha, e os cientistas têm observado esse fenômeno há anos. Em seu tamanho máximo, a mancha tem aproximadamente 12.000 por 24.000 quilômetros de diâmetro.

Mas, ao contrário da famosa Mancha Vermelha, essa intrigante característica atmosférica se destaca como uma região de temperaturas significativamente mais baixas em comparação com seu entorno, cerca de 200°C mais fria do que a atmosfera circundante. A Grande Mancha Fria é volátil, desaparecendo e reaparecendo de tempos em tempos. Os cientistas descobriram que a recorrência desse fenômeno é desencadeada pelas auroras do planeta.

Devido a essa correlação, a idade da mancha é aproximadamente a mesma das auroras polares de Júpiter, que têm milhares de anos. As auroras de Júpiter, semelhantes às da Terra, são produzidas por partículas carregadas interagindo com a atmosfera do planeta perto dos polos. No entanto, as luzes polares do gigante gasoso são mais estáveis e intensas, pois recebem partículas tanto de suas luas quanto do Sol. Novas descobertas indicam que essas auroras transferem energia para a atmosfera de Júpiter, criando uma diferença de temperatura entre as regiões superiores e inferiores. Essa diferença de temperatura leva à formação de um vórtice giratório, resultando em uma área mais fria que é distinta da aurora e de seu entorno. A Terra também experimenta efeitos semelhantes. No entanto, a combinação de fatores, como a rotação de Júpiter que ajuda a reter o calor em áreas específicas e a natureza variável desses eventos, faz com que a ocorrência de auroras polares em nosso planeta seja menos consistente.

Outra descoberta feita sobre o gigante gasoso foi que, ao contrário do que se acreditava comumente, Júpiter na verdade não orbita o sol. O centro de gravidade entre Júpiter e o Sol não reside dentro do próprio Sol, mas existe em um ponto específico logo acima da superfície solar. No espaço, quando um objeto menor aparentemente orbita um objeto maior, ambos os objetos na verdade orbitam em torno de um centro de gravidade combinado. Considere a Terra e o Sol, por exemplo. Nesse caso, o centro de gravidade está tão próximo do centro do objeto maior que seu impacto é praticamente imperceptível. O objeto maior parece imóvel, enquanto o objeto menor traça um caminho circular aparentemente perfeito ao seu redor. O mesmo acontece quando a Estação Espacial Internacional orbita a Terra. Tanto a Terra quanto a ISS orbitam em torno do centro de gravidade compartilhado, mesmo que nosso planeta pareça estar completamente parado enquanto a ISS parece orbitar a Terra em círculos perfeitos.

Esse princípio geralmente se aplica à maioria dos planetas em nosso sistema solar. Até mesmo Saturno tem uma influência negligenciável na posição do Sol no espaço. No entanto, à medida que a diferença de massa entre os dois objetos diminui, tudo muda. No caso de Júpiter, seu tamanho imenso faz com que o centro de massa, conhecido como baricentro, exista a 1,07 raios solares de distância do centro do Sol, aproximadamente 7% do raio solar acima da superfície solar. Isso significa que tanto o Sol quanto Júpiter orbitam em torno desse ponto específico no espaço. Conforme a viagem de descoberta continua, as enigmáticas profundezas de Júpiter ainda reservam surpresas a serem reveladas.

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