p Nuvens de tempestade com raízes profundas na atmosfera de Júpiter estão afetando as zonas brancas e cinturões coloridos do planeta, criando distúrbios em seu fluxo e até mudando sua cor. p Graças às observações coordenadas do planeta em janeiro de 2017 por seis óticos e radiotelescópios terrestres e o telescópio espacial Hubble da NASA, uma Universidade da Califórnia, Berkeley, astrônomo e seus colegas foram capazes de rastrear os efeitos dessas tempestades - visíveis como plumas brilhantes acima das nuvens de amônia de gelo do planeta - nos cinturões em que aparecem.

p As observações acabarão por ajudar os cientistas planetários a compreender a complexa dinâmica atmosférica em Júpiter, que, com sua Grande Mancha Vermelha e colorida, camadas de faixas semelhantes a bolo, torná-lo um dos mais belos e mutáveis ​​planetas gasosos gigantes do sistema solar.

p Uma dessas plumas foi notada pelo astrônomo amador Phil Miles na Austrália alguns dias antes das primeiras observações do Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) no Chile, e as fotos capturadas uma semana depois pelo Hubble mostraram que a pluma gerou uma segunda pluma e deixou uma perturbação a jusante na faixa de nuvens, o cinturão sul equatorial. As plumas ascendentes, então, interagiram com os poderosos ventos de Júpiter, que estendeu as nuvens a leste e oeste de seu ponto de origem.

p Três meses antes, quatro pontos brilhantes foram vistos ligeiramente ao norte do Cinturão Equatorial Norte. Embora essas plumas tenham desaparecido em 2017, o cinturão desde então se alargou para o norte, e sua borda norte mudou de cor de branco para marrom alaranjado.

p "Se essas plumas forem vigorosas e continuarem a ter eventos convectivos, eles podem perturbar uma dessas bandas inteiras ao longo do tempo, embora possa demorar alguns meses, "disse o líder do estudo Imke de Pater, um professor emérito de astronomia da UC Berkeley. "Com essas observações, vemos uma pluma em andamento e os efeitos posteriores das outras. "

p A análise das plumas apóia a teoria de que elas se originam cerca de 80 quilômetros abaixo do topo das nuvens em um local dominado por nuvens de água líquida. Um artigo descrevendo os resultados foi aceito para publicação no Astronomical Journal e agora está online.

p Para a estratosfera

p A atmosfera de Júpiter é principalmente de hidrogênio e hélio, com traços de metano, amônia, sulfeto de hidrogênio e água. A camada superior de nuvens é composta de gelo de amônia e compreende as faixas marrons e as zonas brancas que vemos a olho nu. Abaixo dessa camada de nuvem externa fica uma camada de partículas sólidas de hidrossulfeto de amônio. Ainda mais fundo, a cerca de 80 quilômetros abaixo da camada superior de nuvens, é uma camada de gotículas de água líquida.

p As nuvens de tempestade que Pater e sua equipe estudaram aparecem nos cinturões e zonas como plumas brilhantes e se comportam de maneira muito semelhante às nuvens cúmulos-nimbos que precedem as tempestades na Terra. Nuvens de tempestade de Júpiter, como aqueles na Terra, são frequentemente acompanhados por relâmpagos.

p As observações ópticas não podem ver abaixo das nuvens de amônia, Contudo, então de Pater e sua equipe têm investigado mais profundamente com radiotelescópios, incluindo ALMA e também o Very Large Array (VLA) no Novo México, que é operado pelo Observatório Nacional de Radioastronomia, financiado pela National Science Foundation.

p As primeiras observações da matriz ALMA de Júpiter foram entre 3 e 5 de janeiro de 2017, alguns dias depois que uma dessas plumas brilhantes foi vista por astrônomos amadores no cinturão equatorial sul do planeta. Uma semana depois, Hubble, o VLA, os Gêmeos, Os observatórios Keck e Subaru no Havaí e o Very Large Telescope (VLT) no Chile capturaram imagens no visível, faixas de rádio e infravermelho médio.

p De Pater combinou as observações de rádio do ALMA com os outros dados, focado especificamente na tempestade recém-formada enquanto ela perfurava as nuvens de gelo de amônia do convés superior.

p Os dados mostraram que essas nuvens de tempestade atingiram a altura da tropopausa - a parte mais fria da atmosfera - onde se espalharam como as nuvens cúmulos-nimbos em forma de bigorna que geram raios e trovões na Terra.

p "Nossas observações do ALMA são as primeiras a mostrar que altas concentrações de gás amônia são levantadas durante uma erupção energética, "De Pater disse.

p As observações são consistentes com uma teoria, chamada de convecção úmida, sobre como essas plumas se formam. De acordo com esta teoria, a convecção traz uma mistura de amônia e vapor de água alta o suficiente - cerca de 80 quilômetros abaixo do topo das nuvens - para que a água se condense em gotas líquidas. A condensação da água libera calor que expande a nuvem e a impulsiona rapidamente para cima através de outras camadas de nuvem, por fim, rompendo as nuvens de gelo de amônia no topo da atmosfera.

p O impulso da pluma carrega a nuvem de amônia super-resfriada acima das nuvens de amônia-gelo existentes até que a amônia congele, criando um brilhante, pluma branca que se destaca contra as faixas coloridas que circundam Júpiter.

p "Tivemos muita sorte com esses dados, porque foram tiradas poucos dias depois que astrônomos amadores encontraram uma pluma brilhante no Cinturão Equatorial Sul, "disse de Pater." Com o ALMA, observamos todo o planeta e vimos aquela pluma, e uma vez que o ALMA investiga abaixo das camadas de nuvem, podíamos realmente ver o que estava acontecendo abaixo das nuvens de amônia. "

p O Hubble tirou imagens uma semana após o ALMA e capturou dois pontos brilhantes separados, o que sugere que as plumas se originam da mesma fonte e são carregadas para o leste pela corrente de jato de alta altitude, levando aos grandes distúrbios vistos na cintura.

p Coincidentemente, tres meses antes, plumas brilhantes foram observadas ao norte do Cinturão Equatorial do Norte. As observações de janeiro de 2017 mostraram que essa correia se expandiu em largura, e a faixa onde as plumas foram vistas pela primeira vez mudou de branco para laranja. De Pater suspeita que a expansão para o norte do Cinturão Equatorial do Norte é o resultado do gás das plumas esgotadas de amônia caindo de volta para a atmosfera mais profunda.

p O colega e co-autor de De Pater, Robert Sault, da Universidade de Melbourne, na Austrália, usou um software de computador especial para analisar os dados do ALMA para obter mapas de rádio da superfície que são comparáveis ​​às fotos de luz visível tiradas pelo Hubble.

p "A rotação de Júpiter uma vez a cada 10 horas geralmente confunde os mapas de rádio, porque esses mapas levam muitas horas para serem observados, "Sault disse." Além disso, por causa do grande tamanho de Júpiter, tivemos que 'escanear' o planeta, para que pudéssemos fazer um grande mosaico no final. Desenvolvemos uma técnica para construir um mapa completo do planeta. "