A sonda Juno detectou diretamente partículas da atmosfera de Júpiter deslocando-se para o espaço a uma velocidade suficiente para escapar do planeta.
Júpiter possui uma atmosfera dominada pelo hidrogênio e um campo magnético muito poderoso. Próximo aos seus polos, partículas carregadas são guiadas por esse campo e produzem, entre outros fenômenos, vastas auroras. Essas regiões também constituem um local de trocas entre a alta atmosfera e o ambiente magnético do planeta.
Ilustração artística da sonda Juno acima do polo Norte de Júpiter, região onde seus instrumentos estudam as partículas carregadas e as auroras.
Crédito: NASA/JPL-Caltech.
Os pesquisadores acompanharam um tipo específico de partícula carregada, chamada H₃⁺. Ela é formada por três núcleos de hidrogênio que juntos carregam uma carga elétrica positiva. Na atmosfera joviana, surge quando a radiação solar ou partículas energéticas ionizam o hidrogênio. Sua produção é particularmente intensa nas regiões aurorais.
Até agora, H₃⁺ era estudado principalmente à distância, graças à luz infravermelha que emite. Esse método fornece informações sobre as temperaturas e os movimentos da alta atmosfera, mas sobrepõe emissões provenientes de diferentes altitudes. Desta vez, Juno permitiu medir diretamente essas partículas no local, acima dos polos.
Os instrumentos da sonda identificaram fluxos intermitentes de H₃⁺ muito acima da ionosfera. Algumas partículas subiam a uma velocidade superior à necessária para escapar definitivamente da atração gravitacional de Júpiter. Essa medição confirma, portanto, que parte desses íons realmente escapa do planeta.
Parâmetros medidos em vários fluxos de H₃⁺ a diferentes distâncias de Júpiter.
Fonte: Nature Astronomy, figura da publicação científica.
Como eles são acelerados? Os autores propõem um mecanismo em duas etapas. Interações entre partículas e ondas no plasma poderiam primeiro iniciar o movimento ascendente. Em seguida, campos elétricos situados acima da ionosfera acelerariam os íons até as velocidades observadas.
O fenômeno representa uma transferência de matéria e energia entre a ionosfera, camada superior eletricamente carregada, e a magnetosfera controlada pelo campo magnético joviano. Os pesquisadores estimam a perda em uma ordem de grandeza de 1026 íons H₃⁺ por segundo. Esse número é enorme, mas cada íon é extremamente leve.
Essa fuga não significa, portanto, que Júpiter perderá rapidamente sua imensa atmosfera. Seu interesse está em outro aspecto: ela revela diretamente um dos caminhos percorridos pela matéria nas regiões polares. Também ajuda a compreender como as auroras, as correntes elétricas e a alta atmosfera estão conectadas.
Um mecanismo comparável poderia funcionar em outros planetas que possuam uma atmosfera rica em hidrogênio, um forte campo magnético e auroras infravermelhas. Os dados da Juno, disponibilizados publicamente nos arquivos da NASA, permitirão procurar outros episódios e determinar melhor sua frequência.