Telescópio Espacial Webb revela nova característica na atmosfera de Júpiter – ‘isso nos surpreendeu totalmente’

Esta imagem de Júpiter obtida pela câmera NIRCam (câmera infravermelha) do Telescópio Espacial James Webb da NASA mostra detalhes impressionantes do majestoso planeta em luz infravermelha. Nesta imagem, o brilho indica altitude elevada. Os numerosos “pontos” e “linhas” brancos brilhantes são provavelmente topos de nuvens de alta altitude de intensas tempestades convectivas. A aurora, mostrada em vermelho nesta imagem, estende-se a altitudes mais elevadas sobre os pólos norte e sul do planeta. Em contraste, as faixas escuras ao norte da região equatorial apresentam pouca cobertura de nuvens. Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Lee Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (Universidade da Califórnia em Berkeley) ), Joseph DePasquale (STScI)

Uma estreita corrente de jato perto do equador de Júpiter tem ventos viajando a 320 mph.

Júpiter Ele contém algumas das características mais notáveis ​​da atmosfera do nosso sistema solar. A Grande Mancha Vermelha do planeta, grande o suficiente para envolver a Terra, é quase tão reconhecível como alguns dos vários rios e montanhas do planeta que chamamos de lar.

No entanto, tal como a Terra, Júpiter está em constante mudança e há muito sobre o planeta que ainda temos de aprender. NASAde Telescópio Espacial James Webb Ele desvenda alguns desses mistérios, revelando novas características de Júpiter que não tínhamos visto antes, incluindo um jato de alta velocidade acima do equador do planeta. Embora a corrente de jato não seja tão visualmente clara ou impressionante como algumas das outras características de Júpiter, ela dá aos investigadores uma visão fascinante sobre como as camadas atmosféricas do planeta interagem umas com as outras, e como Webb irá ajudar nestas investigações no futuro.

Pesquisadores usando a NIRCam (câmera infravermelha) do Telescópio Espacial James Webb da NASA detectaram uma corrente de jato de alta velocidade localizada logo acima do equador de Júpiter, acima das principais superfícies das nuvens. Em um comprimento de onda de 2,12 mícrons, observado entre altitudes de cerca de 20 a 35 quilômetros acima do topo das nuvens de Júpiter, os pesquisadores observaram vários cisalhamentos do vento, ou regiões onde a velocidade do vento muda com a altura ou distância, o que lhes permitiu observar um traço do avião. Esta imagem destaca diversas formações em torno da região equatorial de Júpiter que, entre uma revolução do planeta (10 horas), são claramente perturbadas pelo movimento da corrente de jato. Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Lee Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (Universidade da Califórnia em Berkeley) ), Joseph DePasquale (STScI)

O Telescópio Espacial Webb descobre 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. O jato de alta velocidade, que se estende por mais de 4.800 km de largura, fica acima do equador de Júpiter, acima das principais superfícies das nuvens. A descoberta deste jato dá uma ideia de como as camadas da atmosfera turbulenta de Júpiter interagem entre si e como Webb é capaz de rastrear essas características de forma única.

“Isto é 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 uma névoa difusa na atmosfera de Júpiter aparece agora como características claras que podemos acompanhar juntamente com a rápida rotação do planeta.”

Recursos exclusivos de imagem do Webb

A equipe de pesquisa analisou dados da Webb NIRCam (câmera infravermelha próxima) capturados em julho de 2022. Programa Científico de Liberação Antecipada – co-liderado por Imke de Pater de Universidade da California, Berkeley e Thierry Foucher do Observatório de Paris – foi concebido para captar imagens de Júpiter com 10 horas de intervalo, ou um dia de Júpiter, em quatro filtros diferentes, cada um deles capaz de detectar alterações em pequenas características em diferentes altitudes da atmosfera de Júpiter.

Júpiter tem uma atmosfera em camadas, e esta ilustração mostra como Webb é o único capaz de coletar informações das camadas mais altas da atmosfera do que antes. Os cientistas conseguiram usar o Webb para determinar 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 com intervalos de 10 horas, ou um dia de Júpiter, em três filtros diferentes, descritos aqui, cada um deles capaz de detectar alterações em pequenas características em diferentes altitudes da atmosfera de Júpiter. Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Ricardo Hueso (UPV), Emke de Pater (UC Berkeley), Thierry Fouchet (Observatório de Paris), Lee Fletcher (Universidade de Leicester), Michael H. Wong (Universidade da Califórnia em Berkeley) , Andy James (STScI)

“Embora muitos telescópios terrestres e naves espaciais, como o Juno da NASA e… CassiniE a NASA telescópio espacial Hubble De Pater observou as mudanças nos padrões climáticos do sistema jupiteriano, e Webb já havia fornecido novas descobertas sobre os anéis, satélites e atmosfera de Júpiter.

Camadas contrastantes da atmosfera

Embora Júpiter seja diferente da Terra em muitos aspectos – Júpiter é um gigante gasoso e a Terra é um mundo temperado e rochoso – ambos os planetas têm atmosferas em camadas. Os comprimentos de onda infravermelho, visível, rádio e ultravioleta observados por estas outras missões detectam as camadas mais baixas e mais profundas da atmosfera do planeta – onde Tempestades gigantes Nuvens de gelo de amônia estão presentes.

Por outro lado, a visão de Webb mais distante no infravermelho próximo do que antes é sensível às camadas mais altas da atmosfera, cerca de 25 a 50 quilómetros acima do topo das nuvens de Júpiter. Em imagens no infravermelho próximo, a neblina em grandes altitudes normalmente parece nebulosa, com brilho aprimorado acima da região equatorial. Com a Web, os pequenos detalhes são resolvidos dentro da faixa brilhante e desfocada.

Esta ilustração de relâmpagos, torres convectivas (névoas de trovão), nuvens em águas profundas e depuração 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 é capaz de detectar relâmpagos em nuvens profundas, bem como relâmpagos no lado diurno do planeta. O Hubble detecta a luz solar refletida nas nuvens na atmosfera de Júpiter. Diferentes comprimentos de onda penetram em diferentes profundidades nas nuvens, 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 mais quentes da atmosfera abaixo das nuvens. Nuvens densas aparecem escuras em mapas infravermelhos, enquanto clareiras aparecem brilhantes. A coleção de observações pode ser usada para mapear a estrutura das nuvens em três dimensões e inferir detalhes da circulação atmosférica. Nuvens espessas e altas se formam à medida que o ar úmido sobe (ascendente da água e convecção ativa). As purgas se formam onde o ar mais seco (inferior) desce. As nuvens mostradas sobem cinco vezes mais alto do que torres de convecção semelhantes na atmosfera relativamente rasa da Terra. A área mostrada cobre uma área horizontal um terço maior que o território continental dos Estados Unidos. Crédito da imagem: NASA, ESA, M. H. 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), duas vezes mais rápido que os ventos sustentados que sopram na superfície da Terra. Furacão de categoria 5 Aqui na terra. Está localizado a cerca de 40 quilómetros acima das nuvens, na estratosfera inferior de Júpiter (ver gráfico acima).

Ao comparar os ventos observados por Webb em grandes altitudes com os ventos observados pelo Hubble em camadas mais profundas, a equipe conseguiu medir a rapidez com que os ventos mudam com a altura e geram cisalhamento do vento.

Embora a excelente resolução e cobertura de comprimento de onda de Webb tenham permitido a detecção de pequenas feições de nuvens usadas para rastrear o jato, observações complementares do Hubble feitas um dia após as observações de Webb também foram cruciais para determinar o estado fundamental da atmosfera equatorial de Júpiter e observar o desenvolvimento de tempestades convectivas em direção ao equador. • Júpiter não está conectado à aeronave.

“Sabíamos que os diferentes comprimentos de onda do Webb e do Hubble revelariam a estrutura 3D das nuvens de tempestade, mas também fomos capazes de usar o tempo dos dados para ver a rapidez com que as tempestades se desenvolvem”, acrescentou o membro da equipe Michael Wong, da Universidade da Califórnia. , Califórnia. Califórnia, Berkeley, que liderou as observações associadas do Hubble.

Observações e implicações futuras

Os investigadores estão ansiosos por observações adicionais de Júpiter com Webb para determinar se a velocidade e a altitude do avião estão a mudar ao longo do tempo.

“Júpiter tem um padrão complexo mas repetitivo de ventos e temperaturas na estratosfera equatorial, muito acima dos ventos nas nuvens 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 relacionada com este padrão estratosférico oscilante, podemos esperar que o jato mude dramaticamente nos próximos dois a quatro anos – será realmente interessante testar esta teoria nos próximos anos.”

Ele continuou: “É incrível para mim que, depois de anos rastreando as nuvens e os ventos de Júpiter em vários observatórios, ainda tenhamos mais a aprender sobre Júpiter, e características como esta possam permanecer ocultas até que essas novas imagens NIRCam sejam tiradas em 2022. .” “. Fletcher.

As descobertas dos pesquisadores foram publicadas recentemente em Astronomia da natureza.

Referência: “Um jato equatorial estreito e condensado na estratosfera inferior de Júpiter observado pelo Telescópio Espacial James Webb” por Ricardo Hueso, Agustín Sanchez-La Vega, Thierry Foucher, Imke de Pater, Arati Antoniano, Lee N. Fletcher, Michael H. Wong , Pablo Rodriguez-Offaly, Lawrence A. Sromowski, Patrick M. Frey, Glenn S. Orton, Sandrine Girlet, Patrick J. J. Irwin, Emmanuel Lelouch, Jake Harkett, Catherine de Clare, Henrik Melin, Vincent Hue, Amy A. Simon, Statia Luszcz-Cook e Kunio M. Sayanagi, 19 de outubro de 2023, Astronomia da natureza.
doi: 10.1038/s41550-023-02099-2

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Webb resolve os mistérios do nosso sistema solar, olha além dos 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 programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros, a Agência Espacial Europeia (ESA).Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.