Cara, o que são aquelas enormes ondas de plasma na atmosfera de Júpiter?

Elizabeth Rayne - 4 de agosto de 2023, 17h11 UTC

Existem ondas em Júpiter, mas não exatamente do tipo que os surfistas conseguem surfar. Essas ondas de plasma são muito mais intensas do que qualquer coisa que caia na praia.

A espaçonave Juno da NASA continua encontrando enormes ondas de plasma enquanto orbita Júpiter. Na verdade, essas ondas são conhecidas como instabilidades de Kelvin-Helmholtz (KHIs) e ocorrem quando o plasma do vento solar interage com a magnetopausa de um planeta, o nível externo de seu campo magnético. A diferença de velocidade entre a magnetopausa e o vento solar cria uma onda furiosamente rodopiante – um vórtice.

“A instabilidade Kelvin-Helmholtz pode ser observada na fronteira que separa um campo magnético planetário (magnetosfera) do fluxo de partículas carregadas emitidas pelo Sol (vento solar); esse limite é conhecido como magnetopausa”, disseram os pesquisadores em um estudo publicado recentemente na Geophysical Research Letters.

Embora se soubesse anteriormente que estes fenómenos aconteciam na Terra e noutros planetas e se suspeitava que ocorriam em Júpiter, nunca tinham sido confirmados no gigante gasoso antes de Juno os avistar. A sonda passou tanto tempo perto da magnetopausa no lado do amanhecer de Júpiter que foi capaz de observar mais deles do que qualquer outra nave espacial ou telescópio. Agora, uma equipe de pesquisadores do Southwest Research Institute (SWRI) e da Universidade do Texas em San Antonio analisaram os dados da Juno e investigaram as ondas em detalhes.

Como essas ondas chegam ao espaço? O plasma, que está repleto de partículas carregadas, está sempre sendo espalhado por todo o Sistema Solar pelo vento solar e inevitavelmente acaba interagindo com o plasma nas atmosferas externas dos planetas.

Júpiter é cercado por um disco giratório de plasma que atinge sua magnetosfera externa. Nesse local, existe tensão magnética na interface entre a magnetopausa do planeta e o vento solar. Esta tensão faz com que o plasma tenha diferenças regionais em velocidade e direção; isso é conhecido como cisalhamento de velocidade.

Se o cisalhamento da velocidade superar a tensão magnética, o limite da magnetopausa é perturbado e as ondas começam a se formar. Não é apenas o plasma de uma fonte externa como uma estrela que pode causar isso – o plasma da magnetopausa também pode transformar-se em plasma do nível da magnetosfera logo abaixo dele. Existe um fluxo de cisalhamento particular de alta velocidade entre o plasma na magnetosfera de Júpiter e sua bainha magnética, que fica logo acima da magnetopausa. Este cisalhamento também causa perturbações.

As ondas que surgem de tais perturbações começam a rolar até se transformarem em enormes vórtices. Embora as ondas KH só tenham sido observadas no lado do amanhecer de Júpiter, também é possível que se formem no lado do crepúsculo.

“Flutuações periódicas sugerem que a espaçonave está viajando através de uma estrutura de onda que é possivelmente um vórtice enrolado”, disse a equipe de pesquisa também no estudo. “A espaçonave entra e sai da bainha magnética e do plasma da magnetosfera [durante sua órbita], cruzando a fronteira várias vezes.”

Juno foi capaz de detectar as ondas de plasma invisíveis com seus instrumentos hipersensíveis. Seu Experimento Júpiter de Distribuições Aurorais (JADE) é composto por uma caixa eletrônica e quatro sensores, três para buscar elétrons e um para identificar íons, outro componente do plasma. Os sensores do JADE são capazes de registrar informações sobre a energia e localização dessas partículas carregadas à medida que passam pelo plasma. Os magnetômetros do conjunto de instrumentos de Investigação de Campo Magnético (MAG) da Juno medem a força do campo magnético de Júpiter, o que determina se ele pode ser superado pelo plasma do vento solar e, portanto, causar uma onda KH.

Acredita-se que as ondas de plasma rodopiantes observadas por Juno empurram partículas mais carregadas ao longo da magnetopausa, e os dados de Juno mostraram que as condições eram adequadas para a formação de ondas KH na maioria das vezes em que cruzavam a magnetopausa no lado do amanhecer de Júpiter. Isso não significa necessariamente que ondas ocorreram. Foram recolhidas evidências de ondas em apenas 19 travessias, pelo que ainda há alguma incerteza sobre a frequência com que as ondas surgem quando as condições adequadas estão presentes.