Descobertas da missão Juno alimentam mistério da água em Júpiter

A missão Juno da NASA forneceu os seus primeiros resultados científicos sobre a quantidade de água na atmosfera de Júpiter.

Publicados recentemente na revista científica especializada Nature Astronomy, os resultados da Juno estimam que, no equador, a água constitui cerca de 0,25% das moléculas na atmosfera de Júpiter – quase três vezes as do Sol.

Estas são também as primeiras descobertas sobre a abundância de água no gigante gasoso desde que a missão Galileo da agência espacial sugeriu, em 1995, que Júpiter poderia ser extremamente seco em comparação com o Sol (a comparação não se baseia na água líquida, mas na presença dos seus componentes, oxigénio e hidrogénio).

Uma estimativa precisa da quantidade total de água na atmosfera de Júpiter está há décadas nas listas de desejos dos cientistas: o valor, no gigante gasoso, representa uma essencial peça em falta do quebra-cabeças da formação do nosso Sistema Solar.

Júpiter foi provavelmente o primeiro planeta a formar-se e contém a maior parte do gás e da poeira que não foram incorporados no Sol.

As principais teorias sobre a sua formação baseiam-se na quantidade de água que o planeta absorveu. A abundância de água também tem implicações importantes para a meteorologia (como as correntes de vento fluem em Júpiter) e para a estrutura interna do gigante gasoso. Enquanto os relâmpagos – um fenómeno tipicamente alimentado pela humidade – detetados em Júpiter pela Voyager e por outras naves espaciais já sugeriram a presença de água, uma estimativa precisa da quantidade de água nas profundezas da atmosfera de Júpiter permanecia elusiva.

Antes da sonda Galileo parar de transmitir, após 57 minutos na sua descida joviana em dezembro de 1995, comunicou por rádio medições do espectrómetro da quantidade de água na atmosfera do gigante gasoso até uma profundidade de 120 km, onde a pressão atmosférica atingiu cerca de 22 bares. Os cientistas que trabalhavam nos dados ficaram desanimados ao encontrar dez vezes menos água do que o esperado.

Ainda mais surpreendente: a quantidade de água medida pela sonda Galileo ainda parecia aumentar com a profundidade, bem abaixo de onde as teorias sugerem que a atmosfera deve estar bem misturada. Numa atmosfera bem misturada, o conteúdo de água é constante em toda a região e tem maior probabilidade de representar uma média global; por outras palavras, é mais provável que seja representativa da água em todo o planeta.

Quando combinados com um mapa infravermelho obtido ao mesmo tempo por um telescópio terrestre, os resultados sugeriram que a missão da sonda pode ter tido apenas azar, amostrando um ponto meteorológico invulgarmente quente e seco em Júpiter.

“Quando pensamos que já descobrimos estas coisas, Júpiter lembra-nos o quanto ainda precisamos aprender,” disse Scott Bolton, investigador principal da Juno no SwRI (Southwest Research Institute), San Antonio, EUA. “A grande surpresa da Juno de que a atmosfera não estava bem misturada, mesmo bem abaixo do topo das nuvens, é um puzzle que ainda estamos a tentar resolver. Ninguém imaginava que a água pudesse ser tão variável em todo o planeta.”

Medindo água de cima

A Juno é uma sonda giratória alimentada a energia solar, lançada em 2011. Devido à experiência da Galileo, a missão busca obter leituras da abundância de água ao longo de grandes regiões do enorme planeta. Um novo tipo de instrumento para a exploração planetária no espaço profundo, o MWR (Microwave Radiometer) da Juno observa Júpiter de cima usando seis antenas que medem a temperatura atmosférica a várias profundidades simultaneamente.

O MWR aproveita o facto de que a água absorve certos comprimentos de onda da radiação de micro-ondas, o mesmo truque usado pelos fornos de micro-ondas para aquecer os alimentos rapidamente. As temperaturas medidas são usadas para restringir a quantidade de água e amónia na atmosfera profunda, pois ambas as moléculas absorvem a radiação de micro-ondas.

A equipa científica da Juno usou dados recolhidos durante os oito primeiros voos científicos por Júpiter para fazer as descobertas. Inicialmente concentraram-se na região equatorial porque a atmosfera parece mais bem misturada, mesmo em profundidade, do que noutras regiões. A partir do seu poleiro orbital, o MWR foi capaz de recolher dados de uma profundidade muito maior do que a sonda Galileo – 150 km, onde a pressão atinge cerca de 33 bares.

“Descobrimos que há mais água no equador do que a sonda Galileo mediu,” disse Cheng Li, cientista da Juno na Universidade da Califórnia em Berkeley. “Como a região equatorial é única em Júpiter, precisamos de comparar estes resultados com a quantidade de água existente noutras regiões.”

Movendo-se para norte

A órbita de 53 dias da Juno está lentamente a mover-se para norte, como pretendido, colocando mais em foco o hemisfério norte de Júpiter a cada passagem. A equipa científica está ansiosa por ver como o conteúdo de água atmosférica varia de acordo com a latitude e região, bem como o que os polos ricos em ciclones lhes podem dizer sobre a abundância global de água no gigante gasoso.

A 24.ª passagem científica da Juno por Júpiter teve lugar no dia 17 de fevereiro. O próximo “flyby” está agendado para 10 de abril de 2020.

“Cada ‘flyby’ científico é um evento de descoberta,” disse Bolton. “Com Júpiter, há sempre algo novo. A Juno ensinou-nos uma lição importante: precisamos de nos aproximar de um planeta para testar as nossas teorias.”