Júpiter

Depois de termos visto os planetas telúricos, ou terrestres, vamos, continuando a afastar-nos do Sol, começar a ver os planetas gigantes gasosos, ou jovianos. Júpiter, o Zeus grego, era o rei dos deuses – e o planeta Júpiter é bem o rei dos planetas do Sistema Solar.

Júpiter é conhecido pelo Homem desde sempre – é o quarto objecto mais brilhante do firmamento (embora por vezes seja ultrapassado por Marte em oposição). Tem o importante papel histórico de ter sido o primeiro objecto extraterrestre onde se observaram satélites (Galileu, em 1610), o que foi um argumento determinante em favor do heliocentrismo copernicano.

Figura 1 – A nave Voyager 2. NASA.

Hoje estão catalogados 39 satélites de Júpiter, doze dos quais têm nomes (ver o próximo capítulo). Além disso, a missão Voyager (Figura 1) descobriu em 1979 que, tal como Saturno, Júpiter também tem anéis. Estes são, contudo, menos densos, menos extensos e menos reflectivos que os de Saturno (Figura 2). O seu baixo albedo (cerca de 0.05) parece dever-se a serem principalmente compostos de poeiras líticas.

Figura 2 – Os anéis de Júpiter. Missão Galileo.

Júpiter é o planeta de maior massa (318 vezes a massa da Terra, mais que todos os outros planetas juntos) e maior raio (cerca de 71500 km, 11 vezes o raio terrestre). Na verdade, Júpiter é tão grande que se pensa poder ser uma estrela abortada – não tem ainda a massa suficiente para que as forças gravitacionais pudessem começar a fusão nuclear. Outro elemento em favor desta teoria é a composição da atmosfera joviana: 90% de hidrogénio, 10% de hélio e vestígios de metano, dióxido de carbono, água, amónia e silicatos – não muito diferente da Nebulosa Solar primordial. Assim, se Júpiter fosse maior (cerca de 80 vezes maior), o nosso Sistema Solar teria uma estrela dupla Sol-Júpiter.

A massa de Júpiter é suficientemente grande, contudo, para ter efeitos sobre todo o Sistema Solar. Na Terra, por exemplo, uma análise matemática das marés mostra que, para além do efeito dominante, bem conhecido, da Lua, há um segundo efeito de origem solar (embora o Sol esteja muito distante, a sua massa é bastante para se fazer sentir) e um terceiro efeito, muito mais fraco mas claramente originado por Júpiter. A cintura de asteróides, entre Marte e Júpiter, deve-se ao efeito de maré de Júpiter, que não permitiu que os planetesimais se aglutinassem num planeta. É também este efeito de maré que mantém activo o vulcanismo de Io, a mais interna das luas galileanas de Júpiter.

Figura 3 – Modelo da estrutura interna de Júpiter. C. Hamilton.

Como a composição de Júpiter é essencialmente gasosa, o seu raio é definido arbitrariamente como o raio da isóbara de 1 bar, posição que não corresponde a nada de sólido. As imagens que vemos do planeta correspondem aos topos das nuvens.

À medida que vamos descendo na atmosfera de Júpiter (Figura 3), encontramos condições cada vez mais estranhas. A pressão crescente só permite que o hidrogénio se encontre no estado líquido. A cerca de 10 000 km de profundidade, atinge-se a pressão de 1 Mbar. A partir daqui, embora ainda líquido, o hidrogénio comporta-se como um metal, não muito diferente do mercúrio que conhecemos na Terra: um agregado de núcleos atómicos (neste caso protões) que partilham uma nuvem electrónica condutora livre. É à existência desta “camada” de hidrogénio metálico que se deve o fortíssimo campo magnético do planeta. Para se encontrar material sólido, ter-se-ia que descer até ao núcleo planetário, a uma profundidade da ordem dos 60 000 km e a uma temperatura da ordem dos 20 000 K.

As pressões em jogo explicam que provavelmente nunca se terá um conhecimento directo do interior de Júpiter. A sonda atmosférica da nave Galileo (Figura 4) penetrou até uma profundidade de 150 km até ser destruída.

Figura 4 – Sonda da Missão Galileo que mergulhou na atmosfera de Júpiter.

Mas o exterior de Júpiter é tão interessante como o seu interior – e muito mais acessível.

A meteorologia joviana é muito invulgar. Observam-se violentíssimos fenómenos transientes, como ventos com mais de 500 km/h, que se encontram confinados a bandas definidas de latitude (Figura 5), como em Saturno e nos outros gasosos.

Figura 5 – Imagem Hubble.

Em bandas adjacentes os ventos sopram em direcções opostas, nas interfaces das quais se observam fenómenos de turbulência. O perfil realizado pela sonda Galileo mostrou que a atmosfera é muito turbulenta em profundidade o que indica que os ventos em Júpiter devem ser fruto do calor interno e não da irradiação solar como na Terra. Ao mesmo tempo que se observam estes transientes, há estruturas meteorológicas de muito longa duração, como a famosa Grande Mancha Vermelha – mesmo grande, com 12 000 x 25 000 km – que se conhece com a mesma forma desde Cassini, no séc. XVII.

As nuvens de Júpiter parecem dispor-se em três camadas de composições distintas: gelo de amónia, hidrossulfureto de amónio e uma mistura de água e gelo. As cores das nuvens atribuem-se geralmente a vários estados de valência do enxofre, mas os pormenores são mal conhecidos.

A magnetosfera é análoga à terrestre mas, como tudo em Júpiter, a uma escala imensa: o vento solar deforma-a, achatando-a na face voltada para o Sol, poucos milhões de quilómetros, e estendendo uma magnetocauda que chega a abranger Saturno, a mais de 650 000 000 de km de distância. Tal como na Terra, também, os iões do vento solar são por vezes capturados, interagindo com as camadas atmosféricas superiores e produzindo auroras (Figura 6).

Figura 6 – Aurora boreal nos ultravioleta. Imagem Galileo.

Nessas auroras é por vezes possível distinguir as impressões dos satélites galileanos, que deformam o campo magnético. O campo magnético de Júpiter captura iões do vento solar e confina-os em zonas toroidais do espaço envolvente do planeta (análogas as cinturas de Van Allen, da Terra) (Figura 7).

Figura 7 – Cinturas de radiações. Composição de imagens Galileo.

Júpiter

Dados Astronómicos

Orbita

Sol

Distância média ao Sol (UA)

5.20336

Excentricidade orbital

0.04839

Período sideral (anos)

11.86179

Inclinação orbital

1.304º

Velocidade orbital média (km/s)

13.07

Período de rotação (horas)

9.9250

Inclinação do eixo de rotação

3.13º

Magnitude visual máxima

-2.94

Número de Satélites

39

Dados Físicos

Raio equatorial (km)

71492

Massa (kg)

1898.6 X 1024

Volume (km3)

143 128X 1010

Densidade média (g/cm3)

1.326

Gravidade à superfície no equador (m/s2)

23.12

Velocidade de escape equatorial (km/s)

59.5

Temperatura média à superfície (K)

165

Albedo normal

0.52

Momento magnético dipolar (Gauss R3)

4.28

Pressão atmosférica à superfície (mbar)

1000 (por convenção)

Composição da atmosfera (% vol)

H2(89.8), He(10.2),

Dados Históricos

Descobridor

-

Data

-

Missões espaciais

Pioneer 10, 11; Voyager 1, 2; Ulysses; Galileo