Observatórios Internacionais Unem-se para Resolver a Crise de Energia em Júpiter
Localizado a mais de cinco vezes a distância da Terra do Sol, não se presume que Júpiter seja particularmente quente. Com base na quantidade de luz solar recebida, o nível médio de temperatura na alta atmosfera do planeta deve ser em torno de 100 graus Fahrenheit negativos ou um congelamento de 73 Celsius negativos. Em vez disso, o valor medido aumenta para cerca de 800 graus Fahrenheit ou 426 Celsius. A fonte desse excedente de calor permaneceu intangível por meio século, fazendo com que os pesquisadores descrevessem a inconsistência como uma “crise de energia” para o planeta.
Recentemente, uma equipa mundial reuniu monitoramentos de um trio de observatórios — a espaçonave Juno da NASA, o Observatório WM Keck em Maunakea no Havaí, bem como o satélite Hisaki da Agência de Expedição Aeroespacial do Japão (JAXA) — para encontrar a fonte provável de Júpiter impulso térmico.
“Descobrimos que a aurora intensa de Júpiter, a mais robusta do sistema solar, é responsável por aquecer toda a atmosfera superior da Terra a temperaturas chocantemente altas”, afirmou James O’Donoghue, do Instituto JAXA de Ciência Espacial e Astronáutica, Sagamihara, Japão. O’Donoghue iniciou o estudo de pesquisa na Goddard Space Flight Facility da NASA em Greenbelt, Maryland, e é o autor principal de um artigo relacionado a este estudo publicado na revista Nature.
As auroras acontecem quando fragmentos eletricamente carregados são capturados no campo magnético de um planeta. Eles espiralam ao longo de linhas de força indetetáveis no campo eletromagnético em direção aos polos magnéticos do planeta, atingindo átomos e partículas na atmosfera para liberar luz e energia. Isso causa o show de luzes coloridas na Terra que cria a Aurora Boreal e Australis, também conhecidas como luzes do norte e do sul. Em Júpiter, o material que emerge da sua lua vulcânica, Io, causa a aurora mais forte do sistema solar e um aquecimento gigantesco na alta atmosfera sobre as áreas polares do planeta.
A sugestão de que a aurora pode ser o recurso da estranha energia de Júpiter foi proposta anteriormente, mas os monitoramentos não conseguiram validar ou refutar isso até agora.
Modelos globais do ambiente superior de Júpiter propunham que os ventos aquecidos pela aurora e também direcionados ao equador seriam, sem dúvida, oprimidos e redirecionados pelos ventos do oeste impulsionados pela rápida rotação do planeta. Isso impediria a energia auroral de se afastar das regiões polares e aquecer toda a atmosfera. Mas, este novo resultado de observação sugere que tal captura não está a acontecer, pois, os ventos de oeste podem ser razoavelmente mais fracos do que o previsto em comparação com os ventos de equador.
Mapas de nível de temperatura de alta resolução do Observatório Keck, com dados de campo magnético de Hisaki e Juno, permitiram que a equipa capturasse a aurora no ato de enviar o que parece ser um pulso de calor em direção ao equador de Júpiter.
O grupo observou Júpiter com o telescópio Keck II por 5 horas em duas noites diferentes em abril de 2016 e janeiro de 2017. Usando o espectrógrafo de infravermelho próximo (NIRSPEC) no Keck II, o calor das partículas de hidrogénio eletricamente carregadas (íons H3+) no ambiente de Júpiter foi rastreada até o equador a partir dos postos do planeta. Mapas anteriores do nível superior de temperatura climática foram feitos usando imagens contendo apenas vários píxeis. Essa é uma resolução insuficiente para ver como o nível de temperatura pode estar a mudar em todo o planeta, dando poucas ideias sobre a origem do excedente de calor.
Para melhorar as circunstâncias, a equipa usou o poder do Keck II para fazer mais medições de temperatura em toda a face do planeta e apenas acrescentou medições com incerteza no valor registado de menos de 5 por cento. Isso levou anos de trabalho meticuloso e produziu mapas de temperatura com mais de 10.000 pontos de dados distintos, a maior resolução até hoje.
“Já tentamos isso inúmeras vezes com outros instrumentos; no entanto, com o NIRSPEC de Keck, medimos pela primeira vez a luz de Júpiter ao equador rápido o suficiente para nos permitir mapear a temperatura e também a densidade ionosférica”, afirmou Tom Stallard, co-autor do artigo no College of Leicester, Leicester, Reino Unido.
Esses mapas detalhados revelaram que o calor na alta atmosfera foi mais amplamente distribuído, com uma lenta diminuição da temperatura próximo ao equador, contrapondo-se às previsões de que somente próximo à aurora poderiam ser encontradas altas temperaturas se o calor fosse capturado ali.
“Também expusemos uma estranha região específica de aquecimento longe da aurora — uma longa barra de aquecimento diferente de tudo que vimos antes,” afirmou Stallard. “Embora não possamos ter certeza de qual é essa peculiaridade, acredito que seja uma onda de calor fluindo da aurora em direção ao equador.”
Além disso, os monitoramentos do satélite Hisaki da JAXA revelaram que as condições na época dos monitoramentos do nível de temperatura Keck II poderiam produzir uma aurora intensa em Júpiter. Hisaki observou o campo eletromagnético gerador de aurora ao redor de Júpiter da órbita ao redor da Terra desde o lançamento da missão em 2013. Esta vigilância de longo prazo mostrou que o campo eletromagnético de Júpiter é fortemente afetado pelo vento solar, um fluxo de partículas de alta energia que emana da luz do sol. O vento solar carrega o seu campo eletromagnético, e também, quando este atinge o campo planetário de Júpiter, este é comprimido. Nos monitoramentos do Keck II, Hisaki mostrou que a pressão do vento solar era excecionalmente alta em Júpiter. É mais provável que a compressão do campo tenha produzido uma aurora melhorada.
Por último, as observações de Juno em órbita ao redor de Júpiter forneceram a área específica da aurora no planeta.
“As informações do campo eletromagnético de Juno deram-nos uma ‘verdade básica’ sobre onde estava a aurora. Essas informações não estão prontamente disponíveis nos mapas de calor, já que o calor emana de várias direções”, disse O’Donoghue. “Imagine isso como uma praia: se a atmosfera quente é a água, o campo eletromagnético mapeado por Juno é a orla, e também a aurora é o mar, descobrimos que a água saiu do mar e inundou a terra, e também Juno expôs onde isso litoral foi para nos ajudar a compreender o grau de inundação. ”
“Foi pura sorte termos registrado esse possível evento de derramamento de calor”, acrescenta O’Donoghue. “Se tivéssemos observado Júpiter numa noite diferente, quando a pressão do vento solar não estava alta recentemente, certamente não teríamos percebido!”
O grupo continuará a avaliar os dados e gerando ainda mais mapas; o seu objetivo é capturar a aurora de Júpiter num ponto quente adicional, desta vez observando-a por 2 a 3 dias para poderem rastrear a sua energia conforme ela se move ao redor do planeta.
“Podemos observar uma dessas funções se deslocando? Ele revelará a circulação do calor auroral em ação? Como essa circulação de energia afeta os campos magnéticos adjacentes que reconhecemos atualmente como tão complicados? É um estimulante conjunto de pesquisas numa região da ionosfera de Júpiter que, cinco anos atrás, acreditávamos ser mundana”, afirmou Stallard.
Veja Secret Behind Jupiter’s “Energy Crisis” Reveale d para mais informações sobre este estudo.
Publicado originalmente em Scitechdaily.com . Leia o artigo original.
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