Telescópio espacial Webb revela novo recurso na atmosfera de Júpiter – “nos surpreendeu totalmente”

A estreita corrente de jato perto do equador de Júpiter tem ventos de até 320 milhas por hora.

Quinta-feira Nosso sistema solar possui as características atmosféricas mais óbvias. A Grande Mancha Vermelha do planeta, grande o suficiente para abranger a Terra, é conhecida como alguns dos vários rios e montanhas do planeta que chamamos de lar.

Porém, assim como a Terra, Júpiter está sempre mudando e ainda temos muito que aprender sobre o planeta. NASAé O Telescópio Espacial James Webb Ele desvenda alguns desses mistérios, revelando novos recursos que nunca vimos antes, incluindo um jato de alta velocidade passando sobre o equador de Júpiter. Embora a corrente de jato não seja tão óbvia visualmente ou inspiradora como algumas outras características de Júpiter, ela fornece aos investigadores uma visão incrível sobre como as camadas da atmosfera do planeta interagem umas com as outras e como a web pode ajudar estes estudos no futuro.

Pesquisadores usando o NIRCam (Near Infrared Camera) do Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriram uma corrente de jato de alta velocidade situada acima do equador de Júpiter, acima das principais camadas de nuvens. Em comprimentos de onda de 2,12 mícrons entre cerca de 12-21 milhas (20-35 quilómetros) acima do topo das nuvens de Júpiter, os investigadores encontraram vários cisalhamentos de vento, ou regiões onde a velocidade do vento muda com a altitude ou distância. Rastreie o jato. Esta imagem destaca diversas formações em torno da região equatorial de Júpiter, que, entre uma revolução do planeta (10 horas), são mais claramente perturbadas pelo movimento da corrente de jato. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Leigh Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Joseph DePasquale (STScI)

O Telescópio Espacial Webb descobriu uma nova característica na atmosfera de Júpiter

O Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriu uma característica nova e nunca antes vista na atmosfera de Júpiter. A corrente de jato de alta velocidade, com 4.800 quilômetros de largura, fica acima do equador de Júpiter, acima das principais camadas de nuvens. A descoberta deste jato fornece informações sobre como as camadas da famosa atmosfera turbulenta de Júpiter interagem e como a teia é a única capaz de rastrear essas características.

“Foi algo que nos surpreendeu completamente”, disse Ricardo Hueso, da Universidade do País Basco, em Bilbao, Espanha, principal autor do artigo que descreve as descobertas. “O que sempre vimos como tênues neblinas na atmosfera de Júpiter agora aparecem como características suaves que podem ser rastreadas juntamente com a rápida rotação do planeta.”

Recursos exclusivos de imagem do Webb

A equipe de pesquisa analisou dados NIRCam (câmera infravermelha próxima) de Webb capturados em julho de 2022. Projeto científico de liberação antecipada – co-liderado por Imke de Pater. Universidade da California, Berkeley e Thierry Fausset do Observatório de Paris – concebido para captar imagens de Júpiter em intervalos de 10 horas, ou um dia de Júpiter, com quatro filtros diferentes, cada um capaz de detectar alterações em pequenas características em diferentes altitudes na atmosfera de Júpiter.

Júpiter tem uma atmosfera estratificada, e este exemplo mostra como Webb tem a capacidade única de coletar informações das camadas mais altas da atmosfera do que nunca. Os cientistas conseguiram usar a web para identificar a velocidade do vento em diferentes camadas da atmosfera de Júpiter, a fim de isolar o jato de alta velocidade. As observações de Júpiter foram feitas em intervalos de 10 horas, ou um dia de Júpiter, com três filtros diferentes, conforme especificado aqui, cada um capaz de detectar mudanças em pequenas características em diferentes altitudes na atmosfera de Júpiter. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Imke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Leigh Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (UC Berkeley), Andi James (STScI)

“Embora existam muitos telescópios terrestres diferentes, naves espaciais como o Juno da NASA e o Cassinie da NASA telescópio espacial Hubble Observando as mudanças nos padrões climáticos do sistema joviano, Webb já forneceu novas descobertas dos anéis de Júpiter, dos satélites e da sua atmosfera”, observou de Pater.

Diferentes camadas atmosféricas

Embora Júpiter seja diferente da Terra em muitos aspectos – Júpiter é um gigante gasoso, enquanto a Terra é um mundo rochoso e temperado – ambos os planetas têm atmosferas estratificadas. Os comprimentos de onda infravermelho, visível, rádio e ultravioleta são observados por essas outras missões – detectando camadas mais profundas e inferiores da atmosfera do planeta. Grandes tempestades E residem nuvens de gelo de amônia.

Por outro lado, o aparecimento da teia no infravermelho próximo é mais sensível do que antes às camadas de alta altitude da atmosfera, cerca de 15-30 milhas (25-50 quilómetros) acima do topo das nuvens de Júpiter. Nas imagens do infravermelho próximo, os nevoeiros de alta altitude normalmente parecem mais fracos, com brilho aumentado na região equatorial. Com o Webb, os detalhes finos são resolvidos em uma faixa brilhante e escura.

Esta ilustração de relâmpagos, torres convectivas (névoas de trovão), nuvens em águas profundas e clareiras na atmosfera de Júpiter é baseada em dados coletados pela espaçonave Juno, pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo Observatório Gemini. Juno detecta sinais de rádio gerados por descargas atmosféricas. Como as ondas de rádio podem passar por todas as camadas de nuvens de Júpiter, Juno pode detectar relâmpagos em nuvens profundas e relâmpagos no lado diurno do planeta. O Hubble detecta a luz solar refletida nas nuvens na atmosfera de Júpiter. Diferentes comprimentos de onda penetram nas nuvens em diferentes profundidades, dando aos pesquisadores a capacidade de determinar as alturas relativas dos topos das nuvens. Gemini mapeia a espessura das nuvens frias que bloqueiam a luz infravermelha térmica das camadas atmosféricas mais quentes abaixo das nuvens. Nuvens densas parecem mais escuras em mapas infravermelhos, enquanto nuvens claras parecem mais brilhantes. Uma combinação de observações pode ser usada para mapear a estrutura das nuvens em três dimensões e inferir detalhes da circulação atmosférica. Nuvens densas e de alta altitude se formam onde o ar úmido sobe (ressurgência e convecção ativa). Limpa a forma onde o ar seco desce (a jusante). As nuvens mostradas sobem cinco vezes mais alto do que torres convectivas semelhantes na atmosfera relativamente rasa da Terra. A área ilustrada cobre uma distância horizontal de cerca de um terço da área continental dos Estados Unidos. Crédito: NASA, ESA, MH Wong (UC Berkeley) e A. James e MW Carruthers (STScI)

Características do novo jato

A corrente de jato recém-descoberta viaja a cerca de 320 milhas por hora (515 quilômetros por hora). Furacão de categoria 5 Aqui na terra. Está localizado na estratosfera inferior de Júpiter, cerca de 40 quilómetros acima das nuvens (ver mapa acima).

Ao comparar os ventos observados por Webb em altitudes mais elevadas com os ventos observados em camadas mais profundas pelo Hubble, a equipa pode medir a rapidez com que os ventos mudam com a altura e criam cisalhamentos de vento.

Embora a excelente resolução e cobertura de comprimento de onda de Webb permitissem a detecção de pequenas feições de nuvens usadas para rastrear o jato, as observações complementares do Hubble, feitas um dia após as observações de Webb, foram cruciais para determinar o estado básico da atmosfera equatorial de Júpiter e rastrear seu desenvolvimento. As tempestades convectivas no equador de Júpiter não estão associadas ao jato.

“Sabíamos que os diferentes comprimentos de onda do Webb e do Hubble poderiam revelar a estrutura tridimensional das nuvens de tempestade, mas também fomos capazes de usar o tempo dos dados para ver a rapidez com que as tempestades se desenvolvem”, disse Michael Wong, membro da equipe do a Universidade. Berkeley, Califórnia, liderou as observações relevantes do Hubble.

Observações e implicações futuras

Os investigadores aguardam com expectativa novas observações de Júpiter ao longo da rede para determinar se a velocidade e a altura do jacto mudam ao longo do tempo.

“Júpiter tem um padrão complexo mas repetitivo de ventos e temperaturas na sua estratosfera equatorial, com ventos nublados e nevoeiro medidos nestes comprimentos de onda,” explicou Lee Fletcher, membro da equipa, da Universidade de Leicester, no Reino Unido. “Se a força deste novo jato estiver ligada a este padrão estratosférico oscilante, podemos esperar que o jato varie significativamente ao longo dos próximos 2 a 4 anos – será muito emocionante testar esta teoria nos próximos anos.”

Mesmo depois de observar as nuvens e o vento de Júpiter em vários observatórios, ainda temos muito a saber sobre Júpiter, e surpreende-me que estas características semelhantes a jatos possam ficar ocultas até que estas novas imagens NIRCam sejam tiradas em 2022. Fletcher.

Os resultados dos pesquisadores foram publicados recentemente Astronomia Natural.

Referência: Ricardo Hueso, Agustin Sánchez-LaVega, Thierry Fawcett, Imke de Pater, Arrad Antonano, Lee N. Fletcher, Michael H. Wong, Pablo Roderick, “Um jato equatorial estreito e intenso na estratosfera inferior de Júpiter observado pelo JWST” Lawrence A. Sromowski, Patrick M. Fry, Glenn S. Orton, Sandrin Gurlett, Patrick G.J. Irwin, Emmanuelle Lelouch, Jake Hurgett, Catherine de Kleer, Henrik Melin, Vincent Huey, Amy A. Simon, Stadia Luss-Cook e Kunito M. Sayanaki, 19 de outubro de 2023, Astronomia Natural.
DOI: 10.1038/s41550-023-02099-2

O Telescópio Espacial James Webb é o principal laboratório de ciências espaciais do mundo. Webb resolve os mistérios do nosso sistema solar, olha para mundos distantes em torno de outras estrelas e explora as misteriosas estruturas e origens do nosso universo e o nosso lugar nele. WEB é um projeto internacional liderado pelos parceiros da NASA, a ESA.Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.