O planeta Júpiter. Crédito:NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstadt / Sean Doran
Os redemoinhos, redemoinhos, e faixas onduladas de Júpiter e Saturno podem nos lembrar de um calmante, estrelado, noite estrelada, mas eles revelam que esses dois gigantes gasosos são tempestuosos, lugares turbulentos. A turbulência produz cascatas de energia, uma transferência não linear de energia entre diferentes escalas de movimento. Eles são tão fundamentais para a compreensão da dinâmica planetária quanto o sistema cardiovascular para a compreensão do corpo humano.
Mas os cientistas não tiveram uma maneira confiável de quantificar a turbulência planetária - até agora.
Uma equipe global liderada por cientistas da Universidade de Roma, que incluiu Boris Galperin, Ph.D., professor da USF College of Marine Science, descreveu o avanço nas Cartas de Pesquisa Geofísica. Os resultados mostram que a taxa de transferência de energia da turbulência - até agora uma caixa preta de mistério - pode ser calculada com relativa facilidade a partir de uma variável relacionada à rotação planetária e conhecida como vorticidade potencial (PV).
O método foi desenvolvido pela primeira vez por Galperin e seu aluno de pós-graduação, Jesse Hoemann, e testado nos experimentos conduzidos na Universidade de Roma durante a visita de Jesse lá. O método foi confirmado usando dados de velocidade real extraídos de imagens do movimento das nuvens de Júpiter capturadas pela missão Cassini de 20 anos, resultados laboratoriais adicionais realizados em um tanque rotativo na Universidade de Roma, na Itália, e simulações de computador para Saturno.
Com base nos cálculos de PV, a equipe mostrou pela primeira vez que a taxa de transferência de energia na atmosfera de Júpiter é quatro vezes maior do que na de Saturno.
Fluxos em faixas em Júpiter e Saturno (da Cassini), e em um experimento de tanque rotativo por Cabanes et al. (2020), mostrando perfis de PV não monotônicos. Crédito:University of South Florida
"Agora você pode ver porque eu estava tão animado com este trabalho, "disse Galperin, que desenvolveu a ideia original para os experimentos há vários anos.
Desde as leis da turbulência, como quaisquer leis físicas fundamentais, são universais, o método agora pode ser aplicado a outros ambientes naturais, como o oceano, Disse Galperin. Redemoinhos no oceano da Terra que se parecem com os redemoinhos em Júpiter, por exemplo, vêm em diferentes forças, tamanhos, e vidas, e são essenciais para a compreensão do equilíbrio de energia da Terra, aquecer, sal, dióxido de carbono, e mais.
"Esta é a primeira estimativa do poder turbulento de Saturno a partir de observações, e este estudo abre caminho para futuras análises de dados em outras atmosferas planetárias, "disse o autor principal Simon Cabanes, Ph.D., pós-doutorado no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (DICEA) da Universidade de Roma La Sapienza.
