Júpiter é conhecido por suas enormes tempestades, algumas das quais duram séculos. Agora, os cientistas descobriram que estas tempestades gigantes 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 ou mais poderosos do que os da Terra.
As descobertas vêm do radiômetro de microondas da Juno, que estuda a atmosfera de Júpiter desde que a espaçonave entrou em órbita ao redor do planeta em 2016. O instrumento pode detectar emissões de rádio produzidas por relâmpagos, semelhantes à interferência de rádio produzida por tempestades na Terra. As microondas ocupam a extremidade de alta frequência do espectro de rádio.
A pesquisa está publicada na revista Progresso da AGU.
Por que as tempestades de Júpiter são tão extremas
O autor principal, Michael Wang, cientista planetário do Laboratório de Ciências Espaciais da Universidade da Califórnia, Berkeley, disse que estudar tempestades em outros planetas pode ajudar os cientistas a entender melhor o clima na Terra.
“Ainda não sabemos muito sobre os relâmpagos na Terra”, disse Huang.
Nos últimos anos, os pesquisadores descobriram vários fenômenos elétricos incomuns associados às tempestades na Terra. Esses “Eventos Luminosos Transitórios” (TLEs) ocorrem acima da tempestade e incluem sprites, jatos, halos e ELVEs.
Em Júpiter, os relâmpagos fornecem informações sobre a convecção, o processo de transferência de calor através da atmosfera.
“A convecção funciona de forma ligeiramente diferente na Terra e em Júpiter porque a atmosfera de Júpiter é dominada por hidrogénio, por isso o ar húmido é mais pesado e tem mais dificuldade em subir”, explicou Huang.
O principal componente da atmosfera terrestre é o nitrogênio, que é mais pesado que o vapor d’água. Isso significa que o ar úmido na Terra sobe com mais facilidade. Em Júpiter, porém, o ar úmido é mais pesado, então as tempestades requerem mais energia para se moverem pela atmosfera. Quando ocorrem, liberam grandes quantidades de energia, produzindo ventos fortes e poderosos relâmpagos nuvem a nuvem.
A espaçonave Juno da NASA mede os relâmpagos de Júpiter
Relâmpagos foram detectados por quase todas as espaçonaves que visitaram Júpiter. Os flashes brilhantes são claramente visíveis no lado escuro do planeta, tornando-os relativamente fáceis de detectar.
As primeiras missões mostraram que os relâmpagos de Júpiter são extraordinariamente poderosos porque só podiam detectar os flashes mais brilhantes. Mas Juno mais tarde complicou a imagem porque a sua câmara altamente sensível de seguimento de estrelas mostrou muitos flashes mais fracos, mais parecidos com os relâmpagos na Terra.
Huang disse que um desafio com as observações de luz visível é que as nuvens podem esconder alguns dos flashes, tornando difícil determinar o seu verdadeiro brilho.
O radiômetro de micro-ondas da Juno oferece uma maneira melhor de estimar a energia dos relâmpagos porque os sinais de micro-ondas podem passar pelas nuvens. Embora o instrumento não seja projetado especificamente para estudar raios, ele pode detectar emissões de micro-ondas de tempestades próximas.
Ainda assim, a atmosfera de Júpiter representa outro desafio. As tempestades muitas vezes surgem simultaneamente em vastas faixas de nuvens que circundam a Terra, tornando difícil determinar qual tempestade produziu cada sinal.
Huang comparou o problema a ouvir barulhos de estouro em um desfile do Ano Novo Lunar, mas sem saber se o barulho vinha de pipocas próximas ou de fogos de artifício mais distantes.
Supertempestade ‘invisível’ em Júpiter
Em 2021 e 2022, a atividade de tempestades no cinturão equatorial norte de Júpiter diminuiu temporariamente e os cientistas finalmente tiveram a chance de respirar. Isso permite que Huang e sua equipe se concentrem em uma tempestade isolada por 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 Wang chama de supertempestades “invisíveis”.
Tal como as grandes tempestades de Júpiter, estes sistemas duram meses e alteram dramaticamente os padrões das nuvens circundantes. No entanto, a altura da sua torre de nuvens ainda é relativamente modesta.
“Como temos uma localização precisa, podemos dizer: ‘OK, sabemos onde está. Estamos medindo a potência diretamente'”, disse Huang.
Durante este período de silêncio, Juno sobrevoou tempestades isoladas 12 vezes. Durante os quatro sobrevôos, a espaçonave chegou perto o suficiente para medir os sinais de micro-ondas produzidos pelos relâmpagos.
Durante essas passagens, os cientistas registraram uma média de três raios por segundo. Só num encontro, Juno detectou 206 pulsos de microondas separados.
Dos 613 pulsos medidos, a equipe estimou que a intensidade do relâmpago variou de cerca de 100 vezes mais intensa que a da Terra até mais de 100 vezes mais forte.
Huang observou que ainda há incertezas na comparação porque os relâmpagos de Júpiter e da Terra são 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 complicado, disse a coautora Ivana Kolmašová, física espacial da Universidade Charles, em Praga, e membro da Academia Checa de Ciências.
Os relâmpagos liberam 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 1 bilhão de joules. Isso é suficiente para abastecer cerca de 200 residências médias por uma hora.
Wong estima que os relâmpagos em Júpiter poderiam liberar de 500 a 10.000 vezes mais energia do que os relâmpagos na Terra.
O mistério por trás do relâmpago de Júpiter
Os pesquisadores acreditam que os relâmpagos em Júpiter se formam de maneira semelhante às tempestades na Terra. O vapor de água ascendente condensa-se em gotículas de água carregadas e cristais de gelo, criando, em última análise, enormes diferenças de voltagem entre as nuvens ou entre as nuvens e o solo.
Na Terra, as tempestades são frequentemente associadas ao granizo. Em Júpiter, os cientistas acreditam que as tempestades podem criar objetos semelhantes a lama gelada, chamados “bolas de cogumelo”, que se formam quando a água e a amônia se combinam.
Mesmo com as novas descobertas, os investigadores ainda não compreendem completamente porque é que os relâmpagos de Júpiter se tornaram tão poderosos.
“É aqui que os detalhes começam a ficar emocionantes, e você pode perguntar: ‘Será que a principal diferença pode ser as atmosferas de hidrogênio e nitrogênio, ou as tempestades em Júpiter são mais altas e, portanto, cobrem distâncias maiores?'”, Disse Huang.
A altura das tempestades de Júpiter pode atingir mais de 100 quilômetros, enquanto a altura das tempestades na Terra é de cerca de 10 quilômetros.
“Ou será que existe convecção húmida em Júpiter, que fornece mais energia e requer mais calor para acumular antes de criar tempestades que podem produzir relâmpagos?” ele acrescentou. “Esta é uma área ativa de pesquisa.”
Os coautores de Huang incluem a pesquisadora de pós-doutorado de Berkeley, Ramana Kumar Sankar, e pesquisadores dos Estados Unidos, República Tcheca e Japão. Esta pesquisa foi apoiada pela NASA (80NSSC19K1265, 80NSSC25K0362).
