Raios superficiais e granizo em forma de cogumelo: as tempestades de Júpiter são mais estranhas do que pensávamos

Relâmpagos e granizo existem em Júpiter, mas são muito diferentes daqueles que conhecemos na Terra, como sugerem novas pesquisas.

Os raios superficiais de Júpiter não se originam de nuvens aquosas como em nosso planeta, mas de nuvens cheias de água e amônia, de acordo com uma nova pesquisa publicada recentemente na Nature.

Em um estudo relacionado, publicado no Journal Of Geophysical Resarach: Planets, os cientistas mostram como essas mesmas tempestades são capazes de produzir pedras de granizo, ou “mushballs” (algo como “bolinhas de cogumelo”, em tradução livre), como dizem os pesquisadores. Esses orbes escorregadios caem nas entranhas do gigante gasoso, fornecendo amônia às suas camadas mais profundas.

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Os cientistas planetários sabem sobre os relâmpagos de Júpiter há décadas. Eles imaginavam os relâmpagos eram causados por condições semelhantes na Terra, ou seja, formados a partir de nuvens de água em temperaturas próximas do ponto de congelamento.

Para que isso funcionasse, no entanto, essas tempestades teriam que se formar em altitudes que atingem 45 km a 65 km abaixo do topo das nuvens de Júpiter. O problema é que as observações feitas pela espaçonave Juno, da NASA, apontaram para a presença de flashes menores e mais rasos. Mesmo assim, eles ainda são bastante altos, dado que atmosfera de Júpiter é bem maior do que a da Terra.

No novo estudo da Nature, a cientista planetária Heidi Becker, do California Institute of Technology, e seus colegas apresentam uma explicação plausível para esta aparente inconsistência. Tempestades em camadas atmosféricas mais profundas lançam cristais de água congelada nas camadas superiores, cerca de 25 km acima das nuvens de água do gigante gasoso. Os cristais de gelo, então, entram em contato com a amônia nessa altitude mais elevada, resultando em uma mistura de água e amônia. Nesse nível, as temperaturas chegam a -88 graus Celsius, mas a amônia derrete o gelo.

“Nessas altitudes, a amônia age como um anticongelante, diminuindo o ponto de derretimento do gelo de água e permitindo a formação de uma nuvem com o líquido amônia-água”, explicou Becker em um comunicado à imprensa do JPL (Laboratório de Propulsão a Jato da NASA). “Nesse novo estado, as gotas que caem do líquido amônia-água podem colidir com os cristais de gelo de água que sobem e eletrificam as nuvens. Esta foi uma grande surpresa, já que não existem nuvens de amônia na Terra.”

Essa explicação parece ter resolvido outro mistério relacionado a Júpiter: lacunas desiguais de amônia ausente. Os cientistas calcularam anteriormente que a ausência de amônia foi causada pela chuva, na qual uma mistura úmida de amônia e água precipitou para níveis mais profundos. Os cálculos deste cenário não deram certo, no entanto, pois a chuva hipotética não seria capaz de cair fundo o suficiente para bater com as observações feitas pelo Radiômetro de Micro-ondas da Juno, que detectou a amônia reduzida.

Granizo em forma de cogumelo

Uma nova explicação, descrita pelo estudo publicado no Journal of Geophysical Research, sugere que os cientistas estão no caminho certo. Mas em vez de invocar a chuva como causa, o novo artigo, também de autoria de Becker, postula um tipo diferente de precipitação: granizo.

Chamadas de “mushballs” pelos pesquisadores, essas pedras de granizo são feitas de água e amônia. Semelhante à forma como o granizo se forma na atmosfera da Terra, as mushballs começam como pequenas sementes que crescem em tamanho à medida que são mantidas no ar por ventos violentos. Eventualmente, essas orbes lamacentas ficam muito pesadas e caem para as camadas mais profundas abaixo, evaporando nas temperaturas mais altas.

“Pelo que vimos, não está faltando amônia. Ela é apenas transportada para baixo de forma disfarçada, ficando oculta ao se misturar com água”, explicou Scott Bolton, coautor do estudo e pesquisador do Southwest Research Institute em San Antônio, em um comunicado do JPL.

Gráfico descreve o processo evolutivo de relâmpagos rasos e granizo em forma de cogumelo em Júpiter. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / CNRS

Assim, além de mostrar onde foi parar a amônia ausente, a nova teoria também explica a distribuição desigual da amônia ausente na atmosfera de Júpiter.

É muito legal quando uma descoberta científica leva a outra, como aconteceu aqui. Alguns esforços científicos podem parecer supérfluos ou indulgentes, mas, como mostram esses dois artigos, nem sempre sabemos onde eles nos levarão.