Os cientistas planetários fizeram a ligação entre a Terra e Júpiter pela primeira vez em 2018, quando notaram uma semelhança impressionante entre as imagens dos enormes ciclones de Júpiter e a turbulência oceânica. Em 2022, eles analisado imagens infravermelhas de alta resolução dos ciclones de Júpiter obtidas pela espaçonave Juno da NASA. A análise revelou que um tipo de convecção semelhante ao que é visto na Terra ajuda a manter as tempestades de Júpiter, que podem ter milhares de quilômetros de largura e durar anos. O estudo de 2022 concentrou-se diretamente nos ciclones de Júpiter, mas os autores também observaram finas gavinhas, conhecidas como filamentos, nos espaços entre os vórtices gasosos. Estes filamentos também tinham análogos terrestres, e usaram as imagens detalhadas de Juno para estudar se esta semelhança com os processos oceânicos e atmosféricos do nosso planeta era apenas superficial.
Esta imagem composta, derivada de dados recolhidos pelo instrumento JIRAM a bordo da sonda Juno da NASA, mostra o ciclone central no pólo norte de Júpiter e os oito ciclones que o rodeiam. O JIRAM coleta dados em infravermelho, e as cores neste composto representam o calor radiante: as nuvens amarelas (mais finas) têm cerca de 9 graus Fahrenheit (menos 13 graus Celsius) em temperatura de brilho e as vermelhas escuras (mais espessas) têm cerca de 181 graus Fahrenheit negativos ( 83 graus Celsius). Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM.
As frentes são frequentemente discutidas nas previsões meteorológicas – frentes frias ou frentes de tempestade, por exemplo – mas aplicam-se tanto a gases como a líquidos.
Uma frente é a fronteira entre massas gasosas ou líquidas com diferentes densidades devido a diferenças em propriedades como temperatura.
No oceano, as frentes também podem ser devidas a diferenças de salinidade, que influenciam a densidade da água do mar juntamente com a temperatura.
Uma característica fundamental das frentes é que suas bordas de ataque apresentam fortes velocidades verticais que podem criar ventos ou correntes.
Para tentar compreender o papel dos filamentos que ela podia ver claramente entre os ciclones em Júpiter nas imagens de Juno, a Dra. Lia Siegelman do Scripps Institution of Oceanography e o Dr. Patrice Klein do Caltech analisaram uma série de imagens infravermelhas de Juno.
O lote de imagens era da região polar norte de Júpiter e foi obtido em incrementos de 30 segundos.
O fato de as imagens serem em infravermelho levou a equipe a calcular a temperatura — as áreas claras eram mais quentes e as áreas escuras eram mais frias.
Em Júpiter, as partes mais quentes da atmosfera correspondem a nuvens finas e as partes mais frias representam uma espessa cobertura de nuvens, bloqueando mais o calor que emana do núcleo superaquecido de Júpiter.
Os pesquisadores então rastrearam o movimento das nuvens e dos filamentos nos intervalos de 30 segundos que separam as fotografias para calcular a velocidade horizontal do vento.
Estas duas informações permitiram aos cientistas aplicar métodos da ciência oceânica e atmosférica a Júpiter, permitindo-lhes calcular as velocidades verticais do vento que corresponderiam às temperaturas e velocidades horizontais do vento que os investigadores derivaram das imagens.
Depois de calcularem as velocidades verticais do vento, conseguiram ver que os filamentos de Júpiter se comportavam de facto como frentes na Terra.
Essas velocidades verticais do vento nas bordas das frentes em Júpiter também significavam que as frentes estavam envolvidas no transporte de energia na forma de calor do interior quente do planeta para a sua atmosfera superior – alimentando os ciclones gigantes.
Embora a convecção seja o principal motor, as frentes representam um quarto da energia cinética total que alimenta os ciclones de Júpiter e quarenta por cento do transporte vertical de calor.
“Esses ciclones nos pólos de Júpiter persistiram desde que foram observados pela primeira vez em 2016”, disse o Dr.
“Esses filamentos entre os grandes vórtices são relativamente pequenos, mas são um mecanismo importante para sustentar os ciclones.”
“É fascinante que as frentes e a convecção estejam presentes e sejam influentes na Terra e em Júpiter – sugere que estes processos também podem estar presentes noutros corpos fluidos turbulentos no Universo.”
“A escala massiva de Júpiter e as imagens de alta resolução de Juno podem permitir uma visualização mais clara das maneiras pelas quais fenômenos de menor escala, como frentes, se conectam a fenômenos maiores, como ciclones e a atmosfera em geral – conexões que muitas vezes são difíceis de observar na Terra, onde eles ocorrem. são muito menores e mais efêmeros.”
“No entanto, um novo satélite há muito aguardado, conhecido como SWOT, está preparado para tornar este tipo de fenómenos oceânicos muito mais fácil de observar.”
“Há alguma beleza cósmica em descobrir que estes mecanismos físicos na Terra existem noutros planetas distantes.”
As equipes papel foi publicado na revista Física da Natureza.
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L. Siegelman e P. Klein. Frontogênese em altas latitudes jovianas. Nat. Física, publicado on-line em 6 de junho de 2024; doi: 10.1038/s41567-024-02516-x
