JúpiterA Grande Mancha Vermelha de é um vórtice gigante que existe há pelo menos 190 anos. Estudos recentes sugerem que ele é diferente de um ponto observado anteriormente, e simulações exploram como os ventos de Júpiter podem tê-lo moldado. A GRS tem diminuído, e pesquisas futuras se concentrarão em sua sustentabilidade e potencial desintegração futura.
A Grande Mancha Vermelha (GRS) de Júpiter se destaca como uma das características mais icônicas do Sistema Solar. Essa estrutura atmosférica massiva, atualmente abrangendo um diâmetro igual ao da Terra, é facilmente reconhecível devido à sua impressionante tonalidade avermelhada, que contrasta fortemente com os topos das nuvens pálidas de Júpiter. Até mesmo pequenos telescópios podem capturar sua aparência distinta. A GRS é um gigantesco vórtice anticiclônico, com ventos atingindo velocidades de 450 km/h ao longo de suas bordas externas. Ela detém o título de maior e mais duradouro vórtice nas atmosferas de qualquer planeta em nosso Sistema Solar. No entanto, a idade exata da GRS ainda é debatida, e os processos por trás de sua formação permanecem um mistério.
As especulações sobre a origem do GRS remontam às primeiras observações telescópicas feitas pelo astrônomo Giovanni Domenico Cassinique em 1665 descobriu uma oval escura na mesma latitude da GRS e a chamou de “Mancha Permanente” (MP), já que foi observada por ele e outros astrônomos até 1713.
O rastro dele foi subsequentemente perdido por 118 anos e foi somente em 1831 e anos posteriores que S. Schwabe observou novamente uma estrutura clara, aproximadamente oval em forma e na mesma latitude que o GRS; que pode ser considerada como a primeira observação do GRS atual, talvez de um GRS nascente. Desde então, o GRS tem sido observado regularmente por meio de telescópios e pelas várias missões espaciais que visitaram o planeta até os dias atuais.
Analisando a evolução do GRS
No estudo, os autores analisaram primeiramente a evolução de seu tamanho ao longo do tempo, sua estrutura e os movimentos de ambas as formações meteorológicas, a antiga PS e a GRS; para isso, eles usaram fontes históricas que datam de meados do século XVII, logo após a invenção do telescópio.
“A partir das medições de tamanhos e movimentos, deduzimos que é altamente improvável que o GRS atual tenha sido o PS observado por GD Cassini. O PS provavelmente desapareceu em algum momento entre meados dos séculos XVIII e XIX, caso em que podemos dizer que a longevidade da Mancha Vermelha agora excede 190 anos, pelo menos”, explicou Agustín Sánchez-Lavega, professor de física na UPV/EHU e que liderou esta pesquisa. A Mancha Vermelha, que em 1879 tinha 39.000 km de tamanho em seu eixo mais longo, vem encolhendo para cerca dos atuais 14.000 km e, simultaneamente, se tornando mais arredondada.
Descobertas recentes e estudos de simulação
Além disso, desde a década de 1970, várias missões espaciais estudaram esse fenômeno meteorológico de perto. Recentemente, “vários instrumentos a bordo da missão Juno em órbita ao redor de Júpiter mostraram que o GRS é raso e fino quando comparado à sua dimensão horizontal, já que verticalmente tem cerca de 500 km de comprimento”, explicou Sánchez-Lavega.
Para descobrir como esse imenso vórtice poderia ter se formado, as equipes da UPV/EHU e da UPC realizaram simulações numéricas em supercomputadores espanhóis, como o MareNostrum IV do BSC, parte da Rede Espanhola de Supercomputação (RES), usando dois tipos de modelos complementares do comportamento de vórtices finos na atmosfera de Júpiter. Predominam no planeta gigante intensas correntes de vento que fluem ao longo dos paralelos alternando sua direção com a latitude. Ao norte da GRS, os ventos sopram na direção oeste a velocidades de 180 km/h, enquanto ao sul, eles sopram na direção oposta, na direção leste, a velocidades de 150 km/h. Isso gera um enorme cisalhamento norte-sul na velocidade do vento, que é um ingrediente básico que permite que o vórtice cresça dentro dele.
Na pesquisa, uma série de mecanismos foram explorados para explicar a gênese da GRS, incluindo a erupção de uma supertempestade gigantesca, semelhante àquelas raramente observadas no planeta gêmeo. Saturnoou a fusão de múltiplos vórtices menores produzidos por cisalhamento do vento. Os resultados indicam que, embora um anticiclone se forme em ambos os casos, ele difere em termos de forma e propriedades dinâmicas daqueles do GRS atual. “Nós também achamos que se um desses fenômenos incomuns tivesse ocorrido, ele ou suas consequências na atmosfera devem ter sido observados e relatados pelos astrônomos na época”, disse Sánchez-Lavega.
Simulações Numéricas e Pesquisa Futura
Em um terceiro conjunto de experimentos numéricos, a equipe de pesquisa explorou a geração do GRS a partir de uma instabilidade conhecida nos ventos que se acredita ser capaz de produzir uma célula alongada que os envolve e os aprisiona. Tal célula seria um proto-GRS, uma Mancha Vermelha nascente, cujo encolhimento subsequente daria origem ao GRS compacto e de rotação rápida observado no final do século XIX. A formação de grandes células alongadas já foi observada na gênese de outros grandes vórtices em Júpiter.
“Em nossas simulações, os supercomputadores nos permitiram descobrir que as células alongadas são estáveis quando giram em torno da periferia do GRS na velocidade dos ventos de Júpiter, como seria de se esperar quando se formam por causa dessa instabilidade”, disse Enrique García-Melendo, pesquisador do Departamento de Física da UPC. Usando dois tipos diferentes de modelos numéricos, um na UPV/EHU e outro na UPC, os pesquisadores concluíram que se a velocidade de rotação do proto-GRS for menor do que a dos ventos circundantes, o proto-GRS se quebrará, tornando impossível a formação de um vórtice estável. E, se for muito alta, as propriedades do proto-GRS diferem daquelas do GRS atual.
Pesquisas futuras tentarão reproduzir o encolhimento do GRS ao longo do tempo para descobrir, em maiores detalhes, os mecanismos físicos subjacentes à sua sustentabilidade ao longo do tempo. Ao mesmo tempo, tentarão prever se o GRS se desintegrará e desaparecerá quando atingir um limite de tamanho, como pode ter ocorrido com o PS da Cassini, ou se se estabilizará em um limite de tamanho no qual poderá durar por muitos mais anos.
Referência: “A Origem da Grande Mancha Vermelha de Júpiter” por Agustín Sánchez-Lavega, Enrique García-Melendo, Jon Legarreta, Arnau Miró, Manel Soria e Kevin Ahrens-Velásquez, 16 de junho de 2024, Cartas de Pesquisa Geofísica.
DOI: 10.1029/2024GL108993
