Estudo redefine as dimensões de Júpiter com dados da Juno

Um novo estudo voltou a medir as dimensões do gigante gasoso Júpiter. Os resultados indicam que o planeta é cerca de 5 milhas (8 quilómetros) mais estreito no equador e 15 milhas (24 quilómetros) mais achatado de polo a polo do que se aceitava até agora.

Esta revisão torna os mapas do maior planeta mais precisos e dá aos cientistas uma forma mais nítida de ligar nuvens, ventos, gravidade e o interior oculto de Júpiter.

Medir Júpiter com ondas de rádio

A sonda Juno captou a evidência decisiva em sinais de rádio que se curvaram quando a nave passou por trás de Júpiter, na linha de visão a partir da Terra.

Ao seguir essa curvatura através da atmosfera do planeta, o Dr. Eli Galanti, do Instituto de Ciência Weizmann, associou cada sinal a um contorno mais rigoroso do corpo de Júpiter.

Registos de missões mais antigas tinham deixado as dimensões do planeta ligeiramente “inflacionadas”, em parte porque não consideravam o impacto dos seus ventos extremamente fortes.

Com o novo contorno, ficam definidos pontos de referência mais fiáveis para, a partir daí, relacionar a atmosfera de Júpiter com o que existe muito abaixo.

Porque é que a forma de Júpiter importa

Um gigante gasoso - um planeta composto sobretudo por hidrogénio e hélio - não tem uma superfície sólida; por isso, os cientistas escolhem um nível de pressão para definir o seu tamanho.

Perto do nível de pressão atmosférica usado como fronteira oficial de Júpiter, as medições revistas reduzem ligeiramente dimensões que durante muito tempo foram dadas como certas.

Um perfil mais estreito altera a linha de base utilizada para interpretar a gravidade, as temperaturas e a estrutura interna profunda de Júpiter.

À escala de Júpiter, até ajustes pequenos contam: uma diferença mínima no raio propaga-se por praticamente todos os modelos usados para explicar o planeta.

Números antigos persistiram

Durante décadas, as dimensões padrão de Júpiter basearam-se em seis medições de ocultação por rádio - testes de curvatura do sinal - realizadas pelas sondas Voyager e Pioneer da NASA.

Essas missões deram aos cientistas planetários uma base importante, mas os seus dados provinham de apenas alguns percursos através da atmosfera de Júpiter.

“Those missions provided a foundation, but now we got the rare opportunity to spearhead the analysis of as many as 26 new measurements made by NASA’s Juno spacecraft,” said Galanti.

As novas medições também esclareceram discrepâncias que há muito persistiam entre observações de sondas e os modelos da atmosfera e do interior de Júpiter.

Os ventos mudaram a forma de Júpiter

Ventos rápidos de leste para oeste também remodelam Júpiter, porque o ar em movimento altera as forças que actuam nas camadas exteriores do planeta.

As estimativas anteriores tratavam Júpiter essencialmente como um corpo em rotação, sem acrescentar as alterações de forma induzidas por esses ventos.

Quando a equipa incluiu os ventos zonais - grandes correntes leste-oeste na atmosfera de um planeta - a discrepância antiga diminuiu.

Isto indica que os ventos superiores de Júpiter se mantêm relativamente semelhantes com a altitude, em vez de variarem de forma abrupta entre os níveis amostrados pela Juno.

Uma referência mais pequena

Perto do nível usado em cartografia planetária, o raio equatorial desceu 2.5 milhas (4 quilómetros) no valor de referência.

De polo a polo, a actualização retirou cerca de 15 milhas (24 quilómetros) ao diâmetro que era usado nas referências padrão.

O raio médio mudou cerca de 5 milhas (8 quilómetros), um detalhe relevante quando os investigadores comparam Júpiter com planetas gigantes em torno de outras estrelas.

Estas correcções ganham peso porque gravidade, temperatura, pressão e vento estão todos interligados através da mesma forma planetária.

Dentro do gigante

Os modelos computacionais do interior de Júpiter dependem do raio escolhido, uma vez que um limite exterior mais pequeno torna Júpiter ligeiramente mais denso nos cálculos.

Com essa densidade maior, os modelos passam a admitir uma atmosfera mais fria e uma maior mistura de materiais pesados nas camadas exteriores.

A alteração ajuda a conciliar leituras de gravidade da Juno com pistas de temperatura fornecidas pela sonda Galileo da NASA - uma cápsula que entrou na atmosfera de Júpiter - e com observações da Voyager.

Tempestades dão profundidade

As tempestades polares de Júpiter reforçam a mesma ideia, porque o seu movimento revela até que profundidade o tempo atmosférico pode estender-se.

Um estudo relacionado sobre ciclones polares - tempestades enormes em rotação perto dos pólos de um planeta - usou observações da Juno para associar o desvio para oeste à profundidade das tempestades.

Um desvio lento sugere estrutura vertical, já que tempestades mais profundas ou mais superficiais deslocam-se de modo diferente sob a rotação de Júpiter.

Esse limite ajuda os investigadores a não confundirem alterações de forma causadas pela meteorologia com sinais de estrutura profunda ao construírem modelos do interior.

Medições futuras estão a caminho

Outra missão poderá testar estas ideias à medida que a investigação sobre Júpiter passa da forma para camadas atmosféricas mais profundas.

A missão JUICE - Explorador das Luas Geladas de Júpiter, da Europa - foi lançada em 2023 para estudar Júpiter e três luas que se pensa terem oceanos enterrados.

Um instrumento concebido no Weizmann irá perscrutar mais fundo a atmosfera de Júpiter ao acompanhar sinais de rádio muito estáveis durante futuras passagens.

Uma cobertura mais ampla poderá revelar se a nova forma de referência se mantém em latitudes que a Juno não amostrou bem ou em níveis mais profundos.

Os limites continuam a contar

Maior precisão não significa que todas as regiões de Júpiter estejam agora igualmente medidas ou compreendidas.

Os trajectos de rádio da Juno abrangeram muitas latitudes baixas e médias, enquanto latitudes altas do hemisfério sul e o equador ficaram menos amostrados.

Nenhuma medição de rádio da Juno chegou ao nível de 1-bar, pelo que os investigadores ligaram essa profundidade de referência a dados mais antigos.

Estas lacunas tornam a nova forma muito mais robusta do que antes, mas ainda não definitiva em todos os pormenores possíveis. As futuras missões terão de testar esses detalhes.

A forma de Júpiter foi redefinida

Com um Júpiter mais esguio, ventos atmosféricos, sinais de sondas e modelos do interior passam a encaixar numa referência planetária mais limpa.

Novas medições por rádio e micro-ondas poderão refinar ainda mais essa referência, sobretudo onde a Juno obteve apenas uma cobertura limitada.