O que acontece com a Grande Mancha Vermelha em Júpiter? A maior tempestade do sistema solar pode finalmente desaparecer

JúpiterA Grande Mancha Vermelha é um vórtice gigante que existe há pelo menos 190 anos. Estudos recentes sugerem que é diferente de um local observado anteriormente, e simulações exploram como os ventos de Júpiter podem tê-lo moldado. A Grande Mancha Vermelha está a diminuir e a investigação futura centrar-se-á na sua sustentabilidade e na possível desintegração no futuro.

A Grande Mancha Vermelha em Júpiter se destaca como uma das características mais reconhecidas do sistema solar. Esta enorme estrutura atmosférica, que actualmente se estende por um diâmetro igual ao da Terra, é facilmente reconhecível devido à sua impressionante cor avermelhada, que contrasta fortemente com os pálidos topos das nuvens de Júpiter. Mesmo pequenos telescópios podem capturar sua aparência distinta. A Grande Mancha Vermelha é um vórtice anticiclônico gigante, com ventos que chegam a 450 km/h em suas bordas externas. Ele detém o título de maior e mais duradouro vórtice na atmosfera de qualquer planeta do nosso sistema solar. No entanto, a idade exata da Grande Mancha Vermelha ainda é uma questão de debate e os processos por trás da sua formação permanecem um mistério.

As especulações sobre a origem do GRS remontam às primeiras observações telescópicas feitas pelo astrônomo Giovanni Domenico Cassinique em 1665 descobriu uma forma oval escura na mesma latitude da GRS e a chamou de Mancha Permanente (PS), onde foi observada por ele e outros astrônomos até 1713.

Posteriormente, esteve perdido durante 118 anos e só foi notado a partir de 1831 por S. Schwabe novamente, uma estrutura conspícua, de formato aproximadamente oval e na mesma latitude da grande constelação dos Corvídeos; Esta pode ser considerada a primeira observação da atual constelação do Grande Corvo, e talvez de uma constelação emergente do Grande Corvo. Desde então, a constelação do Grande Corvo tem sido observada regularmente com telescópios e por diversas missões espaciais que visitaram o planeta até hoje.

Análise do desenvolvimento do GRS

No estudo, os autores analisaram primeiro a evolução do seu tamanho ao longo do tempo, a sua estrutura e os movimentos de ambas as formações atmosféricas, o antigo PS e o GRS; Para isso, utilizaram fontes históricas que datam de meados do século XVII, logo após a invenção do telescópio.

“A partir de medições de tamanhos e movimentos, concluímos que é extremamente improvável que a mancha vermelha atual seja a mancha PS observada por J. D. Cassini. A mancha PS provavelmente desapareceu em algum momento entre meados dos séculos XVIII e XIX, caso em que podemos dizer. que a longevidade da mancha Alhambra tem agora pelo menos 190 anos”, explicou Agustín Sánchez La Vega, professor de física da UPV/EHU que liderou esta investigação. A Mancha Vermelha, que em 1879 media 39.000 km no seu eixo mais longo, tem vindo a diminuir para cerca de 14.000 km hoje e ao mesmo tempo a tornar-se mais arredondada.

Resultados recentes e estudos de simulação

Além disso, desde a década de 1970, diversas missões espaciais estudaram de perto este fenómeno atmosférico. Mais recentemente, Sánchez La Vega explicou que “vários instrumentos a bordo da missão Juno em órbita de Júpiter mostraram que a atmosfera da Terra é rasa e fina em comparação com as suas dimensões horizontais, cerca de 500 quilómetros na vertical”.

Para descobrir como esse vórtice massivo se formou, as equipes UPV/EHU e UPC realizaram simulações numéricas em supercomputadores espanhóis, como o MareNostrum IV da BSC, parte da Rede Espanhola de Supercomputação (RES), usando dois modelos complementares do comportamento de redemoinhos finos em Atmosfera de Júpiter. O planeta gigante é dominado por fortes correntes de vento que fluem ao longo das latitudes, alternando em sua direção com a latitude. Ao norte da GRS os ventos sopram no sentido oeste com velocidades de 180 km/h, enquanto ao sul sopram no sentido oposto, no sentido leste, com velocidades de 150 km/h. Isto gera um enorme cisalhamento norte-sul na velocidade do vento, um elemento-chave que permite que o vórtice cresça dentro dele.

Na investigação, foram explorados vários mecanismos para explicar a génese do GRS, incluindo a erupção de uma supertempestade gigante, semelhantes às raramente observadas nos planetas gémeos. SaturnoOu a fusão de vários vórtices menores produzidos pelo cisalhamento do vento. Os resultados indicam que embora um anticiclone se forme em ambos os casos, ele difere em forma e características dinâmicas daqueles do GRS atual. “Também acreditamos que se um destes fenómenos incomuns ocorreu, os astrónomos devem tê-lo observado ou as suas consequências na atmosfera e relatado naquele momento”, disse Sánchez La Vega.

Simulação numérica e pesquisas futuras

Num terceiro conjunto de experiências numéricas, a equipa de investigação explorou como esta mancha vermelha surge de uma instabilidade conhecida no vento, que se pensa ser capaz de produzir uma célula rectangular que a envolve e prende. Esta célula serviria como uma mácula vermelha nascente, cuja contração subsequente daria origem à mácula vermelha compacta de rotação rápida observada no final do século XIX. A formação de grandes células retangulares já foi observada na gênese de outros grandes redemoinhos em Júpiter.

“Nas nossas simulações, os supercomputadores permitiram-nos descobrir que células longas são estáveis ​​quando orbitam em torno do GRS à velocidade dos ventos de Júpiter, como seria de esperar quando se formam devido a esta instabilidade”, disse Enrique Garcia Melendo, investigador do Departamento de Física da Universidade de Pittsburgh. Usando dois tipos diferentes de modelos numéricos, um na UPV/EHU e outro na Universidade de Pittsburgh, os pesquisadores concluíram que se a velocidade de rotação do GRS primário fosse menor que a velocidade do vento ambiente, o GRS primário se quebraria, fazendo com que a formação de um vórtice estável é impossível. Se for muito alto, as características do GRS inicial diferem das características do GRS atual.

A investigação futura terá como objectivo tentar reproduzir a contracção da atmosfera do Sol ao longo do tempo, a fim de descobrir os mecanismos físicos que estão na base da sua sustentabilidade ao longo do tempo. Ao mesmo tempo, tentará prever se a heliosfera se desintegrará e desaparecerá quando atingir um limite de tamanho, como aconteceu com a heliosfera da Cassini, ou se se estabilizará num limite de tamanho que poderá persistir por muitos mais anos.

Referência: “A Origem da Grande Mancha Vermelha de Júpiter” por Agustín Sánchez La Vega, Enrique García Melendo, John Lejareta, Arnau Miro, Manel Soria e Kevin Ahrens Velasquez, 16 de junho de 2024, Cartas de Pesquisa Geofísica.
DOI: 10.1029/2024GL108993