A pesquisa dos cientistas responde à grande questão sobre o maior planeta do nosso sistema
A aurora foi fotografada em 2014 durante uma série de observações de luz ultravioleta distante do Telescópio Espacial Hubble que ocorreram enquanto a espaçonave Juno da NASA se aproximava e entrava em órbita ao redor de Júpiter. Crédito:NASA, ESA e J. Nichols, Universidade de Leicester Novas descobertas sobre Júpiter poderão levar a uma melhor compreensão do ambiente espacial da Terra e influenciar um longo debate científico sobre o maior planeta do sistema solar.
"Ao explorar um espaço maior como Júpiter, podemos compreender melhor a física fundamental que governa a magnetosfera da Terra e, assim, melhorar a nossa previsão do tempo espacial", disse Peter Delamere, professor do Instituto Geofísico da UAF e da Faculdade de Ciências Naturais e Matemática da UAF.
“Somos um grande evento climático espacial devido à perda de satélites de comunicação, de nossos ativos de rede elétrica ou de ambos”, disse ele.
O clima espacial refere-se a perturbações na magnetosfera da Terra causadas por interações entre o vento solar e o campo magnético da Terra. Estas estão geralmente associadas a tempestades solares e às ejeções de massa coronal do Sol, que podem levar a flutuações magnéticas e interrupções nas redes elétricas, tubulações e sistemas de comunicação.
Delamere e uma equipe de coautores detalharam suas descobertas sobre a magnetosfera de Júpiter em um artigo na revista AGU Advances . O professor associado de pesquisa do Instituto Geofísico Peter Damiano, os pesquisadores estudantes de pós-graduação da UAF Austin Smith e Chynna Spitler e o ex-aluno Blake Mino estão entre os coautores.
A investigação de Delamere mostra que o maior planeta do nosso Sistema Solar tem uma magnetosfera que consiste em linhas de campo magnético largamente fechadas nas suas regiões polares, mas incluindo uma área em forma de crescente de linhas de campo abertas. A magnetosfera é o escudo que alguns planetas possuem que desvia grande parte do vento solar.
O debate sobre aberto versus fechado nos pólos dura há mais de 40 anos.
Uma magnetosfera aberta refere-se a um planeta com algumas linhas de campo magnético abertas perto de seus pólos. Estas são linhas anteriormente fechadas que foram quebradas pelo vento solar e deixadas para se estenderem pelo espaço sem reentrar no planeta.
Isto cria regiões em Júpiter onde o vento solar, que transporta algumas das linhas do campo magnético do Sol, interage diretamente com a ionosfera e a atmosfera do planeta.
As partículas solares que se movem em direção a um planeta em linhas de campo abertas não causam a aurora, que ocorre principalmente em linhas de campo fechadas. No entanto, a energia e o momento das partículas do vento solar nas linhas de campo aberto são transferidos para o sistema fechado.
A Terra tem uma magnetosfera largamente aberta nos seus pólos, com a aurora ocorrendo em linhas de campo fechadas. É a energia transferida nessas linhas abertas que pode perturbar as redes eléctricas e as comunicações.
Para estudar a magnetosfera de Júpiter, Delamere executou uma variedade de modelos usando dados adquiridos pela sonda Juno da NASA, que entrou na órbita de Júpiter em 2016 e tem uma órbita polar elíptica.
"Nunca tivemos dados das regiões polares, por isso Juno foi transformadora em termos da física auroral do planeta e ajudou a aprofundar a discussão sobre as linhas do seu campo magnético", disse Delamere.
Um close-up da aurora de Júpiter mostra pegadas aurorais de três luas:Io (ao longo do membro esquerdo), Ganimedes (perto do centro) e Europa (logo abaixo e à direita da pegada de Ganimedes). Estas emissões fluem no campo magnético de Júpiter. Crédito:imagem da NASA, John Clarke, Universidade de Michigan
O debate começou com os sobrevôos de Júpiter em 1979 pelas Voyager 1 e Voyager 2 da NASA. Esses dados levaram muitos a acreditar que o planeta tinha uma magnetosfera geralmente aberta em seus pólos.
Outros cientistas argumentaram que a atividade auroral de Júpiter, que é muito diferente da da Terra, indicava que o planeta tinha uma magnetosfera praticamente fechada nos pólos. Delamere, um pesquisador de longa data do campo magnético de Júpiter, publicou um artigo apoiando essa visão em 2010.
Em 2021, ele foi coautor de um artigo de Binzheng Zhang, da Universidade de Hong Kong, que sugeria, por meio de modelagem, que a magnetosfera de Júpiter tinha duas regiões de linhas de campo magnético abertas em seus pólos.
O modelo mostra um conjunto de linhas de campo abertas emergindo dos pólos e seguindo para trás do planeta na cauda magnética, a estreita porção em forma de lágrima da magnetosfera apontando para longe do sol. O outro conjunto emerge dos pólos de Júpiter e vai para os lados em direção ao espaço, levado pelo vento solar.
"O resultado de Zhang forneceu uma explicação plausível para as regiões de campo aberto", disse Delamere. “E este ano fornecemos evidências convincentes nos dados da Juno para apoiar o resultado do modelo.
“É uma validação importante do artigo de Zhang”, disse ele.
Delamere disse que é importante estudar Júpiter para compreender melhor a Terra.
“No quadro geral, Júpiter e a Terra representam extremos opostos do espectro – linhas de campo abertas versus linhas de campo fechadas”, disse ele. "Para compreender completamente a física magnetosférica, precisamos compreender ambos os limites."
A evidência de Delamere veio através de um instrumento da sonda Juno que revelou uma área polar onde os iões fluíam numa direção oposta à rotação de Júpiter.
A modelagem subsequente mostrou um fluxo de íons semelhante na mesma área – e perto das linhas de campo aberto propostas no artigo de 2021 de Zhang e Delamere.
“O gás ionizado nas linhas de campo magnético [fechadas] conectadas aos hemisférios norte e sul de Júpiter gira com o planeta”, conclui o novo artigo de Delamere, “enquanto o gás ionizado nas linhas de campo [abertas] que se conectam ao vento solar se move com o vento solar. ."
Delamere escreve que a localização polar das linhas abertas do campo magnético "pode representar uma característica da rotação de magnetosferas gigantes para exploração futura".
Outros colaboradores são da Universidade do Colorado Boulder, Universidade Johns Hopkins, Universidade Andrews, Universidade Aeronáutica Embry-Riddle, Universidade de Hong Kong, Universidade do Texas San Antonio, Southwest Research Institute e O.J. Brambles Consulting no Reino Unido.
Delamere apresentará a pesquisa em julho na Conferência sobre Magnetosferas dos Planetas Exteriores na Universidade de Minnesota.
