gov-civil-vilareal.ptPrevisão para a lua de Júpiter, Ganimedes: Extremamente fria e ... úmida?
>Usando uma combinação de dados antigos e novos do Telescópio Espacial Hubble, astrônomos encontraram vapor d'água na atmosfera da lua do tamanho de um planeta de Júpiter, Ganimedes !
Esta é uma notícia muito legal, literalmente: na maior parte da lua está muito frio para vapor de água, mas em alguns lugares onde é mais quente eles encontraram a maior abundância dele, indicando claramente que vem da luz solar que aquece a superfície. Além disso, estranhamente, uma contribuição do campo magnético ridiculamente feroz de Júpiter.
Ganimedes é a maior lua do sistema solar , maior do que Mercúrio, e se não estivesse orbitando Júpiter, seria considerado um planeta por si só. Na verdade, é tão grande que é diferenciado, o que significa que tem coisas pesadas como ferro fundido e níquel em seu núcleo, uma camada de rocha, e então entre isso e a superfície um substancial oceano de água líquida com várias centenas de quilômetros de profundidade!
Ganimedes, a maior lua de Júpiter, tem uma atmosfera extremamente tênue com vapor de água, causado pela fraca luz do sol que aquece a superfície. Crédito: ESA / Hubble, J. daSilva
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A superfície é composta principalmente de rocha e gelo, e a crosta é muito espessa. É improvável que qualquer água do oceano subterrâneo possa chegar à superfície.
No entanto, as observações usando o Espectrógrafo de Imagens do Telescópio Espacial (ou STIS) no Hubble em 1998*mostrou oxigênio atômico gasoso brilhando como uma aurora sobre a superfície de Ganimedes. A lua tem um campo magnético fraco (gerado por seu núcleo de ferro) que interage com o extremamente poderoso de Júpiter. Isso fornece a energia atômica do oxigênio, fazendo-o brilhar.
Observações ultravioleta longínquas em 1998 da lua de Júpiter Ganimedes pelo Espectrógrafo de Imagens do Telescópio Espacial a bordo do Hubble mostram que ele tem uma fina atmosfera de oxigênio atômico, brilhando como uma aurora devido ao fraco campo magnético de Ganimedes. Os modelos também indicaram a presença de vapor d'água, o que foi descoberto em 2021. Crédito: NASA / ESA / Lorenz Roth
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Mas de onde veio o oxigênio? Modelos de superfície previram a presença de moléculas de água também, que seriam atingidas por partículas subatômicas aceleradas pelo campo magnético de Júpiter. Isso iria separá-los, criando oxigênio. Mas nenhuma água foi detectada.
Assim, os astrônomos fizeram novas observações ultravioleta de Ganimedes usando o Espectrógrafo de Origens Cósmicas a bordo do Hubble . Eles mediram com muito cuidado dois comprimentos de onda diferentes (pense neles como cores) da luz ultravioleta e descobriram que a proporção do brilho dos dois requer a presença de vapor d'água; nenhuma outra explicação é plausível.
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Portanto, esta é uma descoberta indireta, mas ainda assim uma descoberta! Veja bem, a atmosfera é extraordinariamente fina, cerca de um bilhão de moléculas por centímetro cúbico. Em comparação, o ar que você está respirando é 10 bilhões vezes mais denso. Ficar em Ganimedes não é muito diferente de ficar no vácuo.
Curiosamente, o vapor de água é mais abundante na superfície no que é chamado de ponto subsolar , onde o Sol brilha diretamente para baixo (pense nisso como se fosse meio-dia). Essa é a parte mais quente da superfície, então está claro que o vapor está vindo da luz solar, aquecendo a superfície o suficiente para que as moléculas de água possam se transformar diretamente de gelo em gás, um processo chamado sublimação . Isso torna esta a primeira e única detecção até agora de vapor de água sublimado pela luz solar do gelo de qualquer lua no sistema solar externo. Muito legal.
Uma visão geral da descoberta de vapor d'água na atmosfera de Ganimedes. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
Uma parte de tudo isso que eu achei particularmente interessante é que eles encontraram mais vapor de água no lado da trilha de Ganimedes do que no lado da frente. Como todas as luas do sistema solar, Ganimedes gira uma vez a cada vez que orbita Júpiter, mantendo a mesma face voltada para ele (como nossa Lua faz com a Terra). Isso não é coincidência . Mas também significa que um hemisfério da lua sempre está voltado para a direção em que está se movendo (como o para-brisa dianteiro de um carro), chamado de hemisfério líder , e o outro sempre está voltado para o lado oposto, então é o hemisfério posterior .
Mas. Ganimedes leva uma semana para orbitar Júpiter uma vez, enquanto Júpiter gira uma vez a cada 10 horas . Isso significa que o campo magnético de Júpiter gira muito mais rápido do que as órbitas de Ganimedes, o que, por sua vez, significa que o campo magnético percorre o hemisfério posterior da lua. Mais uma vez, muitas partículas subatômicas são capturadas no campo, então elas batem na superfície nas costas de Ganimedes. Isso muda a química do gelo lá, escurecendo-o ligeiramente, então é um pouco mais quente na luz do sol, cerca de -131 ° C (-204 ° F) contra -125 ° C (-193 ° F). Não é muito, mas ajuda a criar mais vapor de água no lado posterior do que no lado frontal.
O vapor de água existe apenas no ponto subsolar, que muda ao longo da órbita de Ganimedes; quando você olha mais longe daquele ponto, a quantidade cai vertiginosamente. Mas quando o ponto subsolar está no hemisfério posterior, há muito mais vapor de água, por um fator de seis vezes , porque é um pouco mais quente. Isso é incrível.
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A superfície espetacular da enorme lua de Júpiter, Ganimedes, vista pela espaçonave Juno em 7 de junho de 2021. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS
Sabemos da existência de luas ao redor de Júpiter pelo menos desde a época de Galileu, há mais de 400 anos. Mas ainda estamos aprendendo sobre eles, por meio de modelos de computador da química e da física temperados por observações feitas na Terra e por espaçonave em órbita . Em junho de 2022 a Agência Espacial Europeia planeja lançar o Jupiter Icy luons Explorer , ou SUCO (adoro isso), que - depois de chegar em 2030 - orbitará três das luas de Júpiter, incluindo Ganimedes. O que vamos encontrar então? Especialmente na Europa, onde o oceano subterrâneo pode muito bem vazar para a superfície?
Fique atento. Isso será algo maravilhoso.
* Divulgação completa: De 1995 a 2000, fiz parte da equipe que construiu e calibrou o STIS. Essa é uma das razões pelas quais adoro escrever sobre quaisquer observações que o utilizem!
