JÚPITER / JUPITER
Júpiter / Jupiter.
Júpiter é o maior planeta do Sistema Solar, tanto em diâmetro quanto em massa, e é o quinto mais próximo do Sol. Possui menos de um milésimo da massa solar, contudo tem 2,5 vezes a massa de todos os outros planetas em conjunto. É um planeta gasoso, junto com Saturno, Urano e Netuno. Estes quatro planetas são por vezes chamados planetas jupiterianos ou planetas jovianos, e são os quatro gigantes gasosos, isto é, que não são compostos primariamente de matéria sólida.
Júpiter é composto principalmente de hidrogênio, sendo um quarto de sua massa composta de hélio, embora o hélio corresponda a apenas um décimo do número total de moléculas. O planeta também pode possuir um núcleo rochoso composto por elementos mais pesados, embora, como os outros planetas gigantes, não possua uma superfície sólida bem definida. Por causa de sua rotação rápida, de cerca de dez horas, ele possui o formato de uma esfera oblata (ele possui uma suave, mas perceptível, saliência em torno do equador). Sua atmosfera externa é visivelmente dividida em diversas faixas, em várias latitudes, resultando em turbulência e tempestades nas regiões onde as faixas se encontram. Uma dessas tempestades é a Grande Mancha Vermelha, uma das características visíveis de Júpiter mais conhecidas e proeminentes, cuja existência data pelo menos do século XVII, quando foi pela primeira vez avistada com telescópio, com ventos de até 650 km/h e um diâmetro transversal duas vezes maior do que a Terra.
Júpiter é observável da Terra a olho nu, com uma magnitude aparente máxima de -2,94, sendo no geral o quarto objeto mais brilhante no céu, depois do Sol, da Lua e de Vênus, embora, por vezes, Marte também fique mais brilhante do que Júpiter. O planeta era conhecido por astrônomos de tempos antigos e era associado com as crenças mitológicas e religiosas de várias culturas. Os romanos nomearam o planeta de Júpiter, um deus de sua mitologia. Júpiter possui um tênue sistema de anéis e uma poderosa magnetosfera. Possui pelo menos 95 satélites, dos quais se destacam os quatro descobertos por Galileu Galilei em 1610: Ganimedes, o maior do Sistema Solar, Calisto, Io e Europa; os três primeiros são mais massivos que a Lua, sendo que Ganimedes possui um diâmetro maior que o do planeta Mercúrio.
Várias sondas espaciais visitaram Júpiter, todas elas de origem estadunidense. A Pioneer 10 passou por Júpiter em dezembro de 1973, seguida pela Pioneer 11, cerca de um ano depois. A Voyager 1 passou em março de 1979, seguida pela Voyager 2 em julho do mesmo ano. A sonda espacial Galileu entrou na órbita de Júpiter em 1995, enviando uma sonda através da atmosfera no mesmo ano e conduzindo múltiplas aproximações com os satélites galileanos até 2003. A sonda Galileu também presenciou o impacto do cometa Shoemaker-Levy 9 em Júpiter em 1994, possibilitando a observação direta deste evento. Outras missões incluem as sondas Ulysses, Cassini-Huygens e New Horizons, que utilizaram o planeta para aumentar sua velocidade e ajustar a sua direção aos seus respectivos objetivos. A última sonda a visitar o planeta foi Juno, que entrou em órbita em 4 de julho de 2016. Um futuro alvo de exploração é Europa, satélite que provavelmente possui um oceano líquido coberto de gelo.
Composição
Imagem da Grande Mancha Vermelha (Great Red Spot), obtida pela Voyager 1 em 25 de fevereiro de 1979, quando a sonda estava a 9,2 milhões de km de Júpiter. Detalhes de até 160 km de extensão podem ser vistos aqui. O padrão colorido e ondulado à esquerda da Mancha Vermelha é uma região com movimentos extremamente complexos e variáveis. A tempestade oval branca diretamente abaixo da Mancha Vermelha possui o mesmo diâmetro da Terra.
A atmosfera de Júpiter é composta de 88 a 92% de hidrogênio e 8 a 12% de hélio, considerando a percentagem em volume de moléculas. Esta composição muda quando descrita em termos de massa, uma vez que uma molécula de hélio é cerca de quatro vezes mais massiva que uma de hidrogênio; com isso, a atmosfera de Júpiter é composta por aproximadamente 75% de hidrogênio e 24% de hélio em massa, sendo o 1% remanescente composto por outros elementos. O interior do planeta contém materiais mais densos, mudando a distribuição por massa para 71% de hidrogênio, 24% de hélio e 5% de outros elementos. A atmosfera contém traços de metano, vapor de água, amônia, compostos de silício, carbono, etano, sulfeto de hidrogênio, neônio, oxigênio, fosfina e enxofre. A parte externa da atmosfera contém cristais de amônia congelada. Através de testes usando infravermelho e ultravioleta, traços de benzeno e outros hidrocarbonetos também foram encontrados.
As proporções de hidrogênio e hélio na atmosfera de Júpiter são próximas à composição teórica da nebulosa solar primordial. Porém, as regiões exteriores da atmosfera do planeta contêm apenas 20 partes por milhão em massa de neônio, 10% da do Sol. A atmosfera jupiteriana também possui apenas 80% de abundância de hélio em relação ao Sol, devido à precipitação deste elemento em direção ao interior do planeta.
Estudos de espectroscopia mostraram que possivelmente Saturno possua uma composição similar à de Júpiter. Os outros gigantes gasosos, Urano e Netuno, por outro lado, possuem relativamente menos hidrogênio e hélio.
Estrutura interna
Modelo do interior de Júpiter, com um núcleo sólido, envolto por uma camada de hidrogênio metálico, hidrogênio líquido (verde) e pela própria atmosfera (em inglês).
Acredita-se que Júpiter seja composto de um núcleo denso com uma mistura de elementos, circundado por hidrogênio metálico líquido com algum hélio e uma camada exterior, composta principalmente de hidrogênio molecular, mas para além deste esboço básico ainda existem dúvidas consideráveis sobre a estrutura interna do planeta. O núcleo é muitas vezes descrito como rochoso, mas sua composição em detalhes é desconhecida, bem como as propriedades destes materiais na temperatura e pressão a estas profundidades. Em 1997, a existência de um núcleo sólido foi sugerida por medições gravitacionais, indicando uma massa de 12 a 45 vezes a da Terra, ou 4% a 14% da massa jupiteriana.
A presença de um núcleo durante ao menos parte da história de Júpiter foi sugerida por modelos de formação planetária, envolvendo a formação inicial de um núcleo rochoso ou gelado, suficientemente massivo para atrair gravitacionalmente o hidrogênio e o hélio presentes na nebulosa protossolar. Assumindo que tenha existido, o núcleo pode ter diminuído em tamanho à medida que correntes de convecção de hidrogênio metálico líquido quente se misturaram com o núcleo fundido e levaram o seu conteúdo para níveis mais altos no interior planetário. Um núcleo sólido pode não existir, já que as medições gravitacionais não são precisas o suficiente para negar esta possibilidade. Os resultados dos dados de Juno indicam que não há núcleo sólido. A incerteza dos modelos está ligada à margem de erro dos parâmetros medidos até agora: um dos coeficientes de rotação (J6) usados para descrever a quantidade de movimento linear do planeta, o raio equatorial e sua temperatura à pressão de 1 bar. Espera-se que a sonda Juno, que chegou em julho de 2016, aumente a precisão destes parâmetros, possibilitando melhores modelos do núcleo.
A região do núcleo é circundada por hidrogênio metálico denso, que se estende a até 78% do raio do planeta. Gotículas de hélio e neônio precipitam-se através desta camada em direção ao núcleo, reduzindo a abundância destes elementos na atmosfera superior do planeta.
Acima da camada de hidrogênio metálico localiza-se uma atmosfera interior transparente de hidrogênio. A esta profundidade, a pressão e temperatura são superiores à pressão crítica de 1,2858 MPa e à temperatura crítica de apenas 32,938 K do hidrogênio. Neste estado, não há fases líquida e gasosa distintas – diz-se que o hidrogênio está em estado fluido supercrítico. É conveniente tratar o hidrogênio como um gás na camada superior que se estende desde a camada de nuvens até uma profundidade de 1 000 km, e como um líquido nas camadas mais profundas. Fisicamente, não há um limite claro – o gás se torna lentamente mais quente e mais denso com a profundidade.
A temperatura e a pressão no interior de Júpiter aumentam constantemente com a profundidade, devido ao mecanismo de Kelvin-Helmholtz. No nível da pressão “superficial” de 10 bar, a temperatura está em torno de 340 K (67 °C). Na região de transição de fase, no qual o hidrogênio líquido — aquecido além do seu ponto crítico — torna-se metálico, calcula-se que a temperatura seja de 10 000 K, e a pressão, de 200 GPa. A temperatura na fronteira do núcleo é estimada em 36 000 K, e a pressão, de 3 mil a 4,5 mil GPa.
Atmosfera
Júpiter possui a maior atmosfera planetária do Sistema Solar, com mais de 5 000 km de altitude. Ela é cerca de três vezes maior que o nosso planeta, ou 1 por cento da inteira massa de Júpiter. Como o planeta não tem superfície, a base de sua atmosfera é considerada o ponto em que sua pressão atmosférica é igual a 100 kPa (1,0 bar). Abaixo da atmosfera, Júpiter é fluido. Mas ao contrário da maioria dos fluidos, o planeta gira como se fosse uma massa sólida. Os átomos de hidrogênio e hélio relacionam-se de forma figurativa como crianças brincando de roda de braços dados e giram ao redor do planeta em uníssono.
Nuvens
Animação mostrando o movimento de faixas atmosféricas, girando na direção oposta à da rotação do planeta. O exterior do planeta é mapeado usando uma projeção cilíndrica.
Júpiter é permanentemente coberto por nuvens compostas por cristais de amônia e possivelmente hidrossulfeto de amônio. As nuvens estão localizadas na tropopausa e estão organizadas em bandas de diferentes latitudes, conhecidas como regiões tropicais. Estas estão subdivididas em "zonas" de cor clara e "cinturões" mais escuros. As interações destas diferentes bandas e seus respectivos padrões de circulação atmosférica criam tempestades e turbulências. Ventos de até 100 m/s (360 km/h) são comuns em tais regiões. Observou-se que as zonas variam em largura, cor e intensidade de ano para ano, mas têm permanecido estáveis o suficiente para receberem designações identificadoras da comunidade astronômica.
A camada de nuvens possui apenas 50 km de profundidade e consiste em duas partes: uma camada grossa inferior e uma camada superior mais fina e mais clara. É possível que existam nuvens finas de água sob a camada de amônia, que seriam a causa dos raios detectados na atmosfera (a água é uma molécula polar, que pode criar a separação de cargas necessária para produzir raios). Estas descargas elétricas podem ter mil vezes o poder dos raios terrestres. As nuvens de água podem formar tempestades, alimentadas pelo calor proveniente do interior do planeta. Algumas bandas fotogênicas de nuvens que envolvem Júpiter penetram aproximadamente 3 mil quilômetros abaixo das nuvens. Isso é 30 vezes mais espesso que a maior parte da atmosfera terrestre.
As nuvens de Júpiter possuem cores de tom laranja e marrom, devido a compostos que mudam de cor quando expostos aos raios ultravioleta do Sol. Não se sabe com exatidão a sua composição, mas acredita-se que sejam fósforo, enxofre ou hidrocarbonetos. Estes compostos coloridos, chamados cromóforos, misturam-se com as nuvens mais quentes da camada inferior. As zonas formam-se quando células de convecção ascendentes geram amônia cristalizada, que diminui a visibilidade da camada inferior de nuvens.
Devido à baixa inclinação axial de Júpiter, as regiões polares do planeta recebem constantemente menos radiação solar do que a região equatorial. A convecção de material do interior do planeta, porém, transporta energia para os polos, equalizando as temperaturas na camada de nuvens.
Grande Mancha Vermelha
A característica mais marcante de Júpiter é a Grande Mancha Vermelha, uma tempestade anticiclônica persistente, localizada 22° ao sul do equador, que, com dimensões de 24-40 mil km x 12-14 mil km, pode abrigar dois ou três planetas com o diâmetro da Terra. Sabe-se de sua existência desde ao menos 1831, e, possivelmente, 1665. Imagens do telescópio espacial Hubble mostraram duas “manchas vermelhas” adjacentes à Grande Mancha Vermelha. Modelos matemáticos, em 2007, sugeriram que a tempestade era estável e poderia ser uma característica permanente do planeta; entretanto a tempestade diminuiu até 17 graus desde os anos 1800, quando ela poderia ter alcançado 5 600 ou quatro vezes o diâmetro da Terra. Atualmente, ela é cerca de 1,3 vezes o tamanho da Terra. Ela pode desaparecer completamente nos próximos 20 anos.
Imagens da Grande Mancha Vermelha.
A tempestade é grande o suficiente para ser vista através de um telescópio com uma abertura de ao menos 12 cm. A Mancha Vermelha possui um formato oval e gira em torno de si mesma, em sentido anti-horário, com um período de seis dias. A altitude máxima da tempestade é cerca de 8 km acima das nuvens que a cercam.
Tempestades deste tipo são comuns dentro da atmosfera turbulenta de gigantes gasosos. Júpiter também possui ovais brancas e ovais marrons, tempestades menores sem nome. Ovais brancas comumente consistem de nuvens relativamente frias dentro da atmosfera superior. Ovais marrons são mais quentes e localizadas dentro da “camada normal de nuvens" do planeta. Tais tempestades duram desde algumas horas até séculos.
Mesmo antes de a Voyager ter provado que a Grande Mancha Vermelha era uma tempestade, havia forte evidência de que ela não poderia estar associada com nenhuma característica presente em camadas mais profundas em Júpiter, visto que tal mancha gira em torno do planeta de maneira diferente do resto da atmosfera, por vezes mais rápido e, por vezes, mais devagar.
Em 2000, uma nova característica atmosférica proeminente formou-se no hemisfério sul, similar em aparência à Grande Mancha Vermelha, mas menor em tamanho. Esta tempestade foi criada através da fusão de três ovais brancas menores — que haviam sido vistas pela primeira vez em 1938. Esta tempestade foi chamada Oval BA e apelidada de "Mancha Vermelha Júnior". Desde então, seu tamanho aumentou e sua cor mudou de branco para vermelho.
Ciclones polares
Estacionado em cada polo há um ciclone de vários milhares de quilômetros de largura. Mas cada um desses ciclones é cercado por um arranjo poligonal de tempestades de tamanho semelhante - oito no norte e cinco no sul.
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