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Planeta Júpiter

Conhecer melhor o Sistema Solar

  
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Conhecer melhor o planeta Júpiter

Imagem do planeta Júpiter
 
 Fig. 1 - Planeta Júpiter [1] 
    Júpiter é o maior planeta do Sistema Solar, tanto em diâmetro como em massa e o quinto mais próximo do Sol. Possui menos de um milésimo da massa solar, mas 2,5 vezes a massa de todos os outros planetas em conjunto. É um planeta gasoso junto com Saturno, Urano e Neptuno. Estes quatro planetas são por vezes chamados de planetas jupterianos ou planetas jovianos. Júpiter é um dos quatro gigantes gasosos, isto é, não é composto primariamente de matéria sólida.
 
   Júpiter é composto principalmente por hidrogénio e hélio. O planeta também pode possuir um núcleo composto por elementos mais pesados. Por causa de sua rotação rápida, de cerca de dez horas, ele possui o formato de uma esfera oblata. A sua atmosfera é dividida em diversas faixas, em várias latitudes, resultando em turbulência e tempestades onde as faixas se encontram. Uma dessas tempestades é a Grande Mancha Vermelha, uma das características visíveis de Júpiter mais conhecidas e proeminentes, cuja existência data do século XVII, com ventos de até 500 km/h e possuindo um diâmetro transversal duas vezes maior do que a Terra.
 
   Júpiter é observável a olho nu, sendo no geral o quarto objecto mais brilhante no céu, depois do Sol, da Lua e de Vénus. Por vezes, Marte aparenta ser mais brilhante do que Júpiter. O planeta era conhecido por astrónomos de tempos antigos e era associado com as crenças mitológicas e religiosas de várias culturas. Os romanos batizaram o planeta de Júpiter, um deus da sua mitologia.
 
   Júpiter possui um ténue sistema de anéis, e uma poderosa magnetosfera. Possui pelo menos 63 satélites, dos quais se destacam os quatro descobertos por Galileu Galilei em 1610: Ganimedes, o maior do Sistema Solar, Calisto, Io e Europa, os três primeiros são mais massivos que a Lua e o primeiro, tem um diâmetro maior que o do planeta Mercúrio.
 
   Ao longo dos últimos anos, várias sondas espaciais visitaram Júpiter, todas elas de origem americana. A Pioneer 10 passou por Júpiter em Dezembro de 1973, seguida pela Pioneer 11, cerca de um ano depois. A Voyager 1 passou em Março de 1979, seguida pela Voyager 2 em Julho do mesmo ano. A Galileu entrou em órbita de Júpiter em 1995, enviando uma sonda através da atmosfera de Júpiter no mesmo ano e conduzindo múltiplas aproximações com os satélites galileanos até 2003. A sonda Galileu também presenciou o impacto do cometa Shoemaker-Levy 9 em Júpiter em 1994, possibilitando a observação direta deste evento. Outras missões incluem Ulysses, Cassini-Huygens, e New Horizons, que utilizaram o planeta para aumentar sua velocidade e ajustar a sua direção aos seus respetivos objetivos. Um futuro alvo de exploração é Europa, satélite que potencialmente possui um oceano líquido.

Composição da sua atmosfera

  
   A atmosfera de Júpiter é composta de 88 a 92% de hidrogénio e 8 a 12% de hélio (em volume). Esta composição muda quando descrita em termos de massa, considerando que uma molécula de hélio é cerca de quatro vezes mais massiva que uma de hidrogénio, 75% hidrogénio, 24% hélio e 1% composta por outros elementos. O interior do planeta contém materiais mais densos, mudando a distribuição por massa para 71% hidrogénio, 24% hélio e 5% outros elementos. A atmosfera contém traços de metano, vapor de água, amoníaco, silicas, carbono, etano, sulfeto de hidrogénio, néon, oxigénio, fosfina e enxofre. A parte externa da atmosfera contém cristais de amónio congelado. Através de testes usando infravermelho e ultravioleta, traços de benzeno e outros hidrocarbonetos também foram encontrados.
 
   As proporções de hidrogénio e hélio em Júpiter são bastante similares à composição teorizada da nebulosa solar primordial. Porém, as regiões exteriores da atmosfera do planeta contém apenas 20 partes por milhão em massa de néon, 10% a do Sol. A atmosfera jupteriana também possui apenas 80% a abundância de hélio, em relação ao Sol. Um possível motivo é precipitação destes elementos em direcção ao interior do planeta. Em contrapartida, a abundância de gases inertes mais pesados na atmosfera de Júpiter é duas a três vezes a do Sol.
 
   Estudos de espectroscopia mostraram que possivelmente Saturno possui uma composição similar à de Júpiter. Os outros gigantes gasosos, Urano e Neptuno, por outro lado, possuem relativamente menos hidrogénio e hélio, porém, por causa da falta de sondas de entrada atmosférica, ainda não se sabe a precisa composição química de elementos mais pesados dos outros gigantes gasosos.
 
   A rotação da atmosfera superior de Júpiter não é constante em todos os seus pontos, um efeito notado primeiramente por Giovanni Domenico Cassini em 1690. A rotação da região polar da atmosfera do planeta é aproximadamente cinco minutos mais demorada do que na região equatorial. Além disso, grupos de nuvens em diferentes latitudes deslocam-se em diferentes direções, seguindo as correntes de vento. A interação desses padrões conflituosos de circulação causa tempestades e turbulência. A velocidade dos ventos pode atingir os 600 km/h.

Estrutura interna de Júpiter

Esquema da estrutura interna do planeta Júpiter
 
Fig. 2 - Estrutura interna do 
planeta Júpiter

 
 
   Acredita-se que Júpiter seja composto de um núcleo denso, circundado por hidrogénio metálico com algum hélio e uma camada exterior, composta principalmente de hidrogénio molecular, mas ainda existem dúvidas consideráveis sobre a estrutura interna do planeta. O núcleo é muitas vezes descrito como rochoso, mas sua composição em detalhes é desconhecida, bem como as propriedades destes materiais na temperatura e pressão destas profundidades. Em 1997, a existência de um núcleo sólido foi sugerida por medidas gravitacionais, indicando uma massa de 12 a 45 vezes a da Terra, ou 3% a 15% da massa jupteriana. Modelos mais recentes indicam a presença de um núcleo, com 14 a 18 massas terrestres.
 
   A presença de um núcleo durante ao menos parte da história de Júpiter é sugerida por modelos de formação planetária, envolvendo a formação inicial de um núcleo rochoso ou de gelo, massivo ou suficiente para atrair gravitacionalmente o hidrogénio e o hélio presentes na nebulosa protossolar. Assumindo que tenha existido, o núcleo pode ter diminuído em tamanho à medida que correntes de convecção de hidrogénio metálico líquido levassem material do núcleo derretido para níveis mais altos do interior planetário. Um núcleo sólido pode não existir, já que as medidas gravitacionais não são suficientemente precisas para negar esta possibilidade.

   A região do núcleo é circundada pelo manto, formado primariamente por hidrogénio metálico denso, que estende-se até 78% do raio do planeta. Hélio e Néon precipitam-se através desta camada, em direção ao núcleo, reduzindo a abundância destes materiais na atmosfera exterior do planeta.
 
   Acima do manto localiza-se o interior transparente da atmosfera de hidrogénio líquido e hidrogénio gasoso, com a porção gasosa estendendo-se da camada de nuvens visíveis até uma profundidade de cerca de 1 000 km. Acredita-se que não há uma fronteira clara entre essas camadas de diferentes densidades de hidrogénio; as condições variam lentamente do gás até a camada sólida à medida que se aprofunda.
 
   A temperatura dentro de Júpiter aumenta com a profundidade. Na região de fase de transição, no qual hidrogénio líquido — aquecido para além do seu ponto crítico — torna-se metálico, acredita-se que a temperatura seja de 10 000 K. A temperatura na fronteira do núcleo é estimada em 36 000 K.

A atmosfera de Júpiter

   Júpiter é coberto por nuvens compostas por cristais de amoníaco e possivelmente hidrosulfeto de amónio. As nuvens estão localizadas na tropopausa, e estão organizadas em bandas de diferentes latitudes, conhecidas como regiões tropicais. Estas estão sub-divididas em "faixas" de cor clara, e "cinturões" de cor escura. As interações destas diferentes bandas e os seus respetivos padrões de circulação atmosférica criam zonas nas quais tempestades e turbulências atmosféricas ocorrem. Ventos de até 100 m/s (360 km/h) são comuns em tais regiões. As zonas possuem comprimento, cor e intensidade variáveis com o passar do tempo, mas têm permanecido estáveis o suficiente para receberem termos de identidade da comunidade astronómica.

   A camada de nuvens possui apenas 50 km de profundidade, e consiste em duas partes: uma camada grossa inferior e uma camada mais fina, menos visível, superior. Há a possibilidade de existirem nuvens de água sob a camada de amoníaco, que seriam a causa dos raios detetados na atmosfera. Estas descargas elétricas podem ter mil vezes o poder dos raios terrestres. As nuvens de água poderiam formar tempestades, alimentadas pelo calor proveniente do interior do planeta.

As nuvens de Júpiter possuem cores de tom laranja e marrom. Isto é devido a elementos que mudam de cor quando expostos aos raios ultravioleta do Sol. Não se sabe com exatidão quais os elementos envolvidos e sua composição, mas acredita-se que sejam fósforo, enxofre ou hidrocarbonetos. Estes compostos coloridos, chamados de cromóforos, misturam-se com as nuvens da camada inferior.
 
   Devido à baixa inclinação axial de Júpiter, as regiões polares do planeta recebem muito menos radiação solar do que a região equatorial. A convecção de material do interior do planeta, porém, transporta energia para os pólos, homogeneizando as temperaturas na camada de nuvens.
 

A grande mancha Vermelha

Modelo que mostra os anéis do planeta Júpiter
 
Fig. 3 - Modelo dos anéis do planeta Júpiter [1]
   A característica mais marcante de Júpiter é a Grande Mancha Vermelha, uma tempestade anticiclónica localizada 22° ao sul do equador, que, com 24 mil a 40 mil km de extensão, pode abrigar dois ou três planetas com o diâmetro da Terra. A sua existência poderá datar de 1831 ou até 1665. Modelos matemáticos sugerem que a tempestade é estável, e pode ser uma característica permanente do planeta. A tempestade é suficientemente grande para ser vista através de um telescópio, com uma abertura mínima de 12 cm.
 
   A Mancha Vermelha possui um formato oval e gira em torno de si mesma, sentido anti-horário, com um período de seis dias. A altitude máxima da tempestade é cerca de 8 km acima das nuvens que a cercam.
 
   Tempestades deste tipo são comuns dentro da atmosfera turbulenta de gigantes gasosos. Júpiter também possui ovais brancas e ovais marrons, tempestades menores sem nome. Ovais brancas consistem normalmente em nuvens relativamente frias dentro da atmosfera superior. Ovais marrons são mais quentes, e localizados dentro de das camadas de nuvens "normais" do planeta. Tais tempestades duram desde algumas horas até séculos.

   Em 2000, uma nova característica atmosférica proeminente formou-se no hemisfério sul, que é similar em aparência à Grande Mancha Vermelha, mas menor em tamanho. Esta tempestade foi criada através da fusão de três ovais brancas menores — que foram vistas pela primeira vez em 1938. Esta tempestade foi chamada de Oval BA, e apelidada de "Mancha Vermelha Junior". Desde então, o seu tamanho tem aumentado e sua cor mudado de branco para vermelho.

A massa de Júpiter e os seus anéis

 
 Características principais do planeta júpiter
 
 
Semieixo maior
 
 
778 547 200 km
 
 Periélio
 

740 573 600  km
 
 Afélio
 
 
816 520 800 km
 
 Período orbital
 
 
4331,572 dias 
 
 Velocidade orbital média
 
 
 13,07 km/s 
 
 Satélites naturais
 
 
 63
 
 Diâmetro equatorial
 
 
 142 984 km
 
 Área da superfície
 
 
6,218 × 1010 km²
 
 Volume
 
 
1,431 × 1014 km³
 
 Massa
 
 
1,899 × 1027 kg
 
 Temperatura média
 
 
-108 ºC 

   Júpiter possui uma massa 2,5 vezes maior do que  o conjunto de todos os outros planetas, massivo o suficiente para fazer com que seu baricentro com o Sol se localize acima da superfície solar (a 1,068 raios solares do centro do Sol). O planeta possui uma massa 318 vezes maior do que a da Terra, um diâmetro 11 vezes superior ao terrestre e um volume 1 317 vezes maior, sendo, porém, significativamente menos denso que nosso planeta.
 
   Uma massa jupteriana (MJ) é utilizada para descrever a massa de outros gigantes gasosos, em particular, a de planetas extra-solares. Por mais impressionante que Júpiter seja, já se descobriu vários com massas muito maiores fora do Sistema Solar.
 
    Júpiter irradia mais calor do que recebe do Sol. A quantidade de calor produzido dentro do planeta é quase igual à quantidade total de radiação solar que o planeta recebe. Este calor adicional é gerado através do mecanismo de Kelvin-Helmholtz, através de contração adiabática, resultando na contínua redução do diâmetro do planeta, de dois centímetros ao ano. Quando o planeta foi formado, Júpiter era muito mais quente, e possuía o dobro do diâmetro actual.
 
   Júpiter possui um sistema de anéis bem menos evidente do que os de Saturno. Este sistema é composto por um toro interno de partículas, conhecido como o halo, um anel principal relativamente brilhante e um sistema de anéis externo, chamado de gossamer. Estes anéis parecem ser feitos primariamente de poeira, ao invés de gelo, como no caso dos anéis de Saturno.
 
   Acredita-se que o anel principal é feito de material ejetado dos satélites Adrasteia e Métis. Este material, que na ausência do planeta cairia de volta nos satélites, é puxado em direção ao planeta por causa da sua enorme força gravitacional, alimentando o anel. Material no anel é gradualmente removido, com os satélites continuamente fornecendo material através de impactos adicionais. De maneira similar, os satélites Tebe e Amalteia provavelmente produzem os componentes distintos do anel gossamer. Existe também evidência de um anel rochoso ao longo da órbita de Amaltéia que pode constituir-se de material ejetado de colisões do satélite em questão.
Consultar também: A exploração do planeta Júpiter (em construção)
Referências:
O texto apresentado foi adaptado de um artigo da Wikipédia.