Júpiter é famoso por suas enormes tempestades, algumas das quais duram séculos. Agora os cientistas descobriram que estas tempestades massivas também podem produzir relâmpagos muito mais poderosos do que qualquer coisa normalmente vista na Terra.
Usando dados da sonda Juno da NASA, investigadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, descobriram que alguns relâmpagos em Júpiter podem ser 100 vezes mais fortes do que os relâmpagos na Terra, e possivelmente ainda mais intensos.
As descobertas foram obtidas usando o Juno Microwave Radiometer, um instrumento que estuda a atmosfera de Júpiter desde que a espaçonave entrou na órbita do planeta gigante em 2016. O instrumento pode detectar emissões de rádio criadas por relâmpagos, semelhantes à interferência de rádio criada por tempestades na Terra. As microondas ocupam a extremidade de alta frequência do espectro de rádio.
O estudo foi publicado na revista AGU avança.
Por que as tempestades de Júpiter são tão extremas?
O autor principal, Michael Wong, cientista planetário do Laboratório de Ciências Espaciais da UC Berkeley, disse que estudar tempestades em outros planetas poderia ajudar os cientistas a entender melhor o clima da Terra.
“Não sabemos muito sobre relâmpagos na Terra”, disse Wong.
Nos últimos anos, os pesquisadores descobriram vários fenômenos elétricos incomuns associados a tempestades na Terra. Esses “eventos de luz transitórios” (TLEs) ocorrem bem acima das tempestades e incluem sprites, jatos, halos e ELVEs.
Em Júpiter, os relâmpagos fornecem informações sobre a convecção, o processo que move o calor através da atmosfera.
“A convecção funciona de maneira um pouco diferente na Terra e em Júpiter porque a atmosfera de Júpiter é dominada por hidrogênio, então o ar úmido é mais pesado e mais difícil de subir”, explicou Wong.
A atmosfera da Terra consiste principalmente de nitrogênio, que é mais pesado que o vapor d’água. Isso significa que o ar úmido na Terra sobe com mais facilidade. No entanto, em Júpiter, o ar úmido é mais pesado, então as tempestades precisam de muito mais energia para subir na atmosfera. Quando o fazem, podem liberar enormes quantidades de energia, criando ventos fortes e relâmpagos poderosos de nuvem em nuvem.
A espaçonave Juno da NASA mede os relâmpagos de Júpiter
Quase todas as naves espaciais que visitaram Júpiter detectaram relâmpagos. Flashes brilhantes destacam-se claramente no lado escuro do planeta, por isso são fáceis de detectar.
Missões anteriores afirmavam que os relâmpagos de Júpiter eram excepcionalmente poderosos porque podiam detectar apenas os flashes mais brilhantes. Mas Juno mais tarde complicou a imagem quando a sua câmara altamente sensível de seguimento de estrelas detectou muitos flashes mais fracos, mais comparáveis aos relâmpagos na Terra.
De acordo com Wong, um dos problemas com as observações na luz visível é que as nuvens podem obscurecer alguns dos flashes, tornando difícil determinar o seu verdadeiro brilho.
O radiômetro de micro-ondas de Juno ofereceu uma maneira melhor de estimar a energia dos relâmpagos porque os sinais de micro-ondas podem passar pelas nuvens. Embora o instrumento não tenha sido projetado especificamente para estudar relâmpagos, ele pode detectar radiação de micro-ondas de tempestades próximas.
No entanto, a atmosfera de Júpiter tornou-se outro problema. As tempestades muitas vezes irrompem simultaneamente nos gigantescos cinturões de nuvens que cercam o planeta, tornando difícil determinar qual tempestade produziu cada sinal.
Wong comparou o desafio a ouvir os estalos de um desfile do Ano Novo Chinês, sem saber se o som da pipoca estava por perto ou dos fogos de artifício mais longe.
Supertempestades furtivas em Júpiter
Os cientistas finalmente tiveram um alívio em 2021 e 2022, quando a atividade de tempestades no cinturão equatorial norte de Júpiter diminuiu temporariamente. Isso permitiu que Wong e sua equipe se concentrassem em tempestades individuais, uma de cada vez.
Usando observações do Telescópio Espacial Hubble, da câmara a bordo da Juno e até de imagens obtidas por astrónomos amadores, a equipa identificou a localização de várias tempestades invulgares, que Wong chamou de “supertempestades furtivas”.
Tal como as grandes tempestades de Júpiter, estes sistemas duraram meses e alteraram dramaticamente o ambiente das nuvens. No entanto, suas torres de nuvens permaneceram relativamente modestas em altura.
“Como tínhamos a localização exata, pudemos apenas dizer: ‘OK, sabemos onde fica’. Medimos diretamente a potência”, disse Wong.
Durante este período de silêncio, Juno fez 12 passagens sobre tempestades separadas. Em quatro sobrevôos, a espaçonave chegou perto o suficiente para medir os sinais de micro-ondas dos relâmpagos.
Durante essas passagens, os cientistas registraram uma média de três relâmpagos por segundo. Em apenas um encontro, Juno detectou 206 pulsos de microondas separados.
A partir dos 613 pulsos medidos, a equipe estimou que os relâmpagos variaram da intensidade dos relâmpagos da Terra até mais de 100 vezes essa intensidade.
Wong observou que ainda há incerteza na comparação porque os relâmpagos de Júpiter e da Terra foram medidos em diferentes comprimentos de onda de rádio. Um estudo anterior chegou a sugerir que os relâmpagos de Júpiter poderiam ser um milhão de vezes mais poderosos que os relâmpagos da Terra.
Quão poderoso é o relâmpago de Júpiter?
Determinar a energia total de um raio é difícil, disse a coautora Ivana Kolmashova, física espacial da Universidade Charles em Praga, República Checa, e membro da Academia Checa de Ciências.
O relâmpago libera energia de várias formas, incluindo ondas de rádio, luz, calor, som e reações químicas.
Na Terra, um raio típico libera cerca de 1 gigajoule de energia, ou um bilhão de joules. Isso é eletricidade suficiente para abastecer cerca de 200 residências médias por uma hora.
Wong estima que os relâmpagos em Júpiter podem liberar de 500 a 10.000 vezes mais energia do que os relâmpagos na Terra.
O mistério do relâmpago de Júpiter
Os pesquisadores acreditam que os relâmpagos de Júpiter se formam da mesma forma que as tempestades na Terra. O vapor de água ascendente condensa-se em gotículas e cristais de gelo que ficam eletricamente carregados, criando uma grande diferença de voltagem entre as nuvens ou entre as nuvens e o solo.
Na Terra, as tempestades são geralmente associadas ao granizo. Em Júpiter, os cientistas acreditam que as tempestades podem produzir objetos semelhantes a lama gelada, chamados “bolas”, que se formam quando a água e a amônia se combinam.
Mesmo com as novas descobertas, os pesquisadores ainda não entendem completamente por que os relâmpagos de Júpiter podem se tornar tão poderosos.
“É aí que os detalhes começam a ficar fascinantes, onde você pode perguntar: ‘Poderia haver uma diferença fundamental nas atmosferas de hidrogênio e nitrogênio, ou será que as tempestades são mais altas em Júpiter e, portanto, as distâncias são maiores?'” Disse Wong.
As tempestades de Júpiter podem atingir mais de 100 quilômetros de altura, em comparação com cerca de 10 quilômetros das tempestades na Terra.
“Será que há mais energia disponível porque, com a convecção úmida em Júpiter, você tem um acúmulo maior de calor necessário para criar uma tempestade e criar relâmpagos?” ele acrescentou. “Esta é uma área ativa de pesquisa.”
Os coautores de Wong incluíram o estudante de doutorado de Berkeley, Ramanakumar Sankar, bem como pesquisadores dos Estados Unidos, da República Tcheca e do Japão. A pesquisa foi apoiada pela NASA (80NSSC19K1265, 80NSSC25K0362).
