Todos nós reconhecemos Júpiter por seu padrão de faixas de zonas de contra-rotação e cinturões - isso pode ser visto até mesmo com pequenos telescópios de jardim. Essas estruturas impressionantes são alimentadas por jatos rápidos que são visíveis nas nuvens do planeta. Mas o que acontece perto de seus pólos e abaixo do topo das nuvens sempre foi um mistério.

Graças à sua órbita única, A missão Juno da NASA revelou agora alguns dos segredos mais bem guardados de Júpiter. Os resultados, publicado em quatro artigos em Natureza , mostram que o planeta tem surpreendentes formas "poligonais" de ciclones em seus pólos - incluindo um pentágono no pólo sul - e que sua estrutura em faixas persiste a profundidades de 3, 000km.

Da Terra e espaçonaves em certas órbitas, só podemos ver bem as regiões equatoriais de Júpiter. Na verdade, este foi o caso para todas as missões anteriores ao planeta. Imagens da Voyager, Cassini e o orbitador Galileo forneceram vistas magníficas da estrutura do cinturão de zonas e tempestades de longa duração, como a Grande Mancha Vermelha. A sonda Galileo amostrou apenas até 160 km abaixo das nuvens em um local.

Juno tem um único, órbita altamente elíptica, dando-lhe as primeiras boas vistas sobre os pólos de Júpiter. A cada 53 dias desde julho de 2016, varreu quase 4, 100 km acima do topo das nuvens de Júpiter, dando-lhe excelentes vistas de sua aurora - um tipo de "luzes do norte" causada por correntes elétricas na magnetosfera em rotação rápida (um campo magnético) interagindo com a atmosfera do planeta - e as regiões polares da atmosfera no visível, luz infravermelha e ultravioleta.

Além de estudar a aurora e a magnetosfera, Juno também ajuda os cientistas a sondar o campo gravitacional do interior de Júpiter em detalhes requintados, monitorando pequenos ajustes na órbita da espaçonave - até 3, 000km abaixo das nuvens.

Sendo o maior planeta do sistema solar, Júpiter possui um raio de mais de 10 vezes o da Terra, em quase 70, 000km. Os ventos em contra-rotação nas zonas e correias atingem velocidades de 100 metros por segundo. Sua composição principal é hidrogênio e hélio - sobras da densa nuvem de gás e poeira, conhecida como nebulosa solar, que formou nosso sistema solar 4,6 bilhões de anos atrás.

Abaixo do topo das nuvens, acredita-se que a pressão do gás aumente enormemente. Com apenas 3, 000km abaixo das nuvens, a pressão deve chegar a 100, 000 bar, que é a pressão necessária para sintetizar o diamante na Terra. Mais para o centro, a pressão e a temperatura aumentam ainda mais, e o hidrogênio começa a se comportar como um metal. Os modelos mostram que ainda mais adiante atingiríamos um núcleo rochoso e gelado com um raio de cerca de 20% do de Júpiter. Os modelos não são tão confiáveis, e é aí que entra Juno.

Padrões polares peculiares

Os cientistas ficaram extremamente surpresos na primeira vez que viram os pólos de outro gigante gasoso - Saturno. A Cassini confirmou a descoberta da Voyager de um peculiar, um enorme hexágono na atmosfera de Saturno perto dos pólos. Isso envolve um furacão polar com um diâmetro de 1, 250km.

No Júpiter maior, os cientistas não esperavam ver esse padrão de forma alguma. Em vez de, teorias sugeriam que as zonas e cinturas no centro enfraqueceriam em direção aos pólos, levando a uma turbulência caótica, em vez de padrões estruturados.

Mas graças a Juno, cientistas descobriram agora um enorme ciclone em cada pólo, cerca de 4, 000km de diâmetro no norte e 5, 600km ao sul. Notavelmente, estes são cercados por oito ciclones de tamanho semelhante no norte, e cinco no sul. Esses ciclones parecem notavelmente estáveis ​​ao longo do tempo em que Juno os imaginou no visível e no infravermelho.

Os oito ciclones do norte têm a forma de um "ditetrágono" (isso é o que você obtém se conectar duas pirâmides na base) e os cinco ciclones do sul têm a forma de um pentágono (veja a imagem de chumbo). Não entendemos ainda o que os causa e por que são tão persistentes. A força da rotação de Júpiter, combinado com seu raio menor no pólo, seria esperado que movesse muitos mais ciclones em direção aos pólos continuamente, mas isso parece não acontecer.

Abaixo das nuvens

Outro dos mistérios de Júpiter era se suas zonas e cinturas eram rasas ou profundas na atmosfera. A resposta de Juno é profunda.

Este resultado veio de medições de seu campo gravitacional, que os cientistas descobriram agora exibem uma assimetria norte-sul. Isso foi inesperado em Júpiter - um pesado, rotação rápida, planeta oblato (achatado nos pólos). A explicação é que fluxos atmosféricos abaixo das nuvens devem estar presentes.

Outro artigo revela que essas correntes de jato atmosférico circulam abaixo de cada uma das zonas e cinturões, e chegar até 3, 000km. Contudo, a massa da atmosfera envolvida nesses enormes movimentos corresponde a apenas cerca de 1% da massa total de Júpiter.

Ao monitorar como todo o planeta gira, os cientistas também descobriram que abaixo do nível de 3.000 km, Júpiter efetivamente gira como um corpo rígido - mais lentamente do que o gás agitado acima. Neste nível, a temperatura e a pressão fazem com que as correntes elétricas fluam, e isso cria uma força de arrasto magnética que começa a desacelerar o movimento do vento.

Os novos resultados agora podem ser contextualizados com outros corpos - em particular com Saturno, com seus ventos de faixa de zona atingindo 500 metros por segundo. Com base no que sabemos agora sobre Júpiter, parece provável que as correntes de jato de Saturno cheguem ainda mais fundo a 9, 000km. Comparar os modelos dos ciclones persistentes de Júpiter com o hexágono e o furacão de Saturno também pode nos ajudar a entender o que causa essas características misteriosas.

Emocionante, os novos dados também podem nos ajudar a entender planetas gigantes gasosos em outros sistemas solares. Por exemplo, sabemos agora que aqueles maiores que Júpiter teriam fluxos de jato menos profundos abaixo de suas zonas e cinturões.

Futuras missões como o JUICE da ESA e as sondas atmosféricas propostas de Saturno podem ser capazes de ver mais profundamente do que Juno pode, para nos contar mais sobre a profunda estrutura interna deste magnífico planeta gigante - em última análise, ajudando-nos a obter uma imagem completa de como ele se formou e evoluiu.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.