Revelando Júpiter: os segredos de um gigante

Lucas Henrique (Monitor OAFR) 02/12/08

Atualmente, enquanto escrevo este texto, é provável que você já tenha visto um objeto que, depois da Lua, configura-se como o mais brilhante no céu, chegando a confundi-lo com uma estrela. Este, devemos inferir, é o planeta Vênus, que, embora seja igualmente fascinante, não será o tema direto de nossa abordagem. O objeto ao qual queremos nos referir é aquele que surge como o segundo corpo mais brilhante no céu (à exceção da Lua): o planeta Júpiter. Ao observá-lo (ato que pressuponho já ter sido executado pelo leitor), muitos não o classificariam como algo além de mais uma estrela no céu. Outros, aqueles que ainda conseguiriam distinguir um planeta de frágil luzerna em meio à densa escuridão noturna, fatalmente deixariam de contemplar as inúmeras peculiaridades oriundas desse ínfimo ponto de luz. No entanto, àqueles cuja atenção sabiamente se inclina aos segredos do Universo, dirijo este texto. Vamos fazer uma rápida viagem ao planeta Júpiter, (re)descobrir suas facetas e entender algumas de suas mais importantes relações. Vamos revelar os segredos de um gigante.

Um pouco de história

Na mitologia romana, Júpiter (do latim Iuppiter) representava o deus do dia, sendo o maior de todos os deuses. É, na verdade, o equivalente romano do deus grego Zeus. Nesta acepção, Júpiter é também referenciado como Jove (do latim Jovis).

Júpiter e Juno. Carraci (séc. XVI)

Júpiter tornou-se célebre por, após ser salvo por sua mãe, Cibele, alcançar o trono de seu pai, Saturno, e reunir-se com os outros deuses (seus irmãos) no monte Olimpo. Uma de suas irmãs, inclusive, veio a tornar-se sua esposa: a deusa Juno, representada, na figura, ao lado de seu irmão e esposo.

Segundo a mitologia, Júpiter teve ainda muitos filhos, tanto de deusas quanto de mulheres, sendo o semi-deus Hércules talvez o mais conhecido deles, seguido dos deuses Marte, Vênus e Minerva.

Um planeta fascinante

Júpiter é o maior planeta do sistema solar e o quinto em ordem de afastamento do Sol, estando cerca de cinco vezes mais distante de nossa estrela que a Terra.

Concepção artística do Sistema Solar. Júpiter é o maior planeta e o quinto a partir do Sol.

O planeta tem cerca de 318 vezes a massa da Terra e, se tomássemos todos os planetas do Sistema Solar em conjunto, Júpiter teria ainda 2,5 vezes a massa de todo o grupo. Na verdade, para que Júpiter fosse uma estrela, estimativas indicam que ele necessitaria de ter apenas setenta vezes a massa que tem. Além disso, Júpiter tem quase 12 vezes o diâmetro da Terra e, se fosse oco, caberiam em seu interior cerca de 1300 planetas do tamanho do nosso. Estes números, aliados ao fato de ser predominantemente constituído de gases, o classificam como um gigante gasoso.

Júpiter tem ainda a maior velocidade de rotação dentre os planetas do nosso sistema. Se vivêssemos em Júpiter, nosso dia teria pouco menos de 10 horas! Em compensação, só faríamos aniversário de 12 em 12 anos, aproximadamente.

O planeta encontra-se permanentemente coberto por nuvens. Suas imagens são famosas pelas vastas tempestades que varrem sua atmosfera, sobretudo a que denominamos “Grande Mancha Vermelha” de Júpiter (ou “Great Red Spot”). É uma tempestade com ventos de até 500 km/h e que se encontra ativa há cerca de 300 anos. Ela abrange uma área tão grande da superfície de Júpiter que chega a ter um diâmetro médio próximo de duas vezes o da Terra. Novas imagens obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble, contudo, indicam a formação de uma nova mancha vermelha nas vizinhanças da Grande Mancha.

Acima, imagem da Grande Mancha Vermelha. Abaixo, a nova mancha em formação.

Características orbitais

O planeta Júpiter está em uma órbita de raio médio equivalente a 778,4 x 10⁶ km. Isto significa que Júpiter está afastado do Sol cerca de 778 milhões de quilômetros, em média. Como comparação, entre a Terra e o Sol há uma distância média de 150 milhões de quilômetros. Inclusive, este valor de distância é tomado como parâmetro em um importante sistema de medidas astronômico: a unidade astronômica (UA). Nesta acepção, a distância entre o nosso planeta e o Sol é de 1,0 UA, enquanto Júpiter está a uma distância média de 5,2 UA de nossa estrela.

Órbitas dos cinco planetas mais próximos do sol. A de Júpiter destaca-se em vermelho.

Como se percebe, confirmando uma das leis formuladas pelo astrônomo alemão Johannes Kepler (1571-1630), a órbita de cada planeta é uma elipse, com o Sol em um dos focos. Uma elipse (uma figura geométrica de aspecto oval) é classificada mediante o conceito de excentricidade (e), que seria uma espécie de indicação (de 0 a 1) de quão “achatada” é a figura. Quanto mais próximo de zero estiver o valor da excentricidade, mais próxima de um círculo a elipse vai estar; se e = 1, a elipse torna-se uma parábola. No caso da órbita de Júpiter, e ≈ 0,0489, o que indica uma órbita quase circular – assim como a da Terra, que possui e ≈ 0,0167.

Em relação ao plano orbital da Terra, a órbita de Júpiter apresenta uma inclinação de 1,30°. Além disso, em relação ao seu próprio plano orbital, o eixo de rotação de Júpiter está inclinado de aproximadamente 3°05’.

O período de revolução de Júpiter, isto é, o tempo necessário para que o planeta complete uma volta ao redor do Sol (movimento de translação) equivale a cerca de 11,9 anos. Este tempo é diretamente proporcional à velocidade com que um planeta percorre sua órbita (velocidade de translação). No caso de Júpiter, esta grandeza tem valor aproximado de 13,1 km/s. A Terra, por sua vez, percorre sua órbita com velocidade de 29,8 km/s. Entretanto, Júpiter tem a maior velocidade de rotação entre os planetas do Sistema Solar. Ele completa uma volta em torno de seu próprio eixo em apenas 9h48min. O nosso planeta, como sabemos, leva pouco menos de 24 horas (o que definimos como um dia) para executar esse movimento: cerca de 23h56min.

Características gerais

Embora seja um planeta gasoso, Júpiter apresenta um núcleo rochoso relativamente pequeno, se comparado ao tamanho do planeta como um todo. Basicamente, tem-se uma pequena composição rochosa imersa em hidrogênio sólido a alta pressão. Ao redor, pode-se claramente definir uma camada de hidrogênio líquido, que vai gradualmente se expandindo até converter-se totalmente em gás hidrogênio. No entanto, não há uma clara definição de fronteira entre essas camadas de hidrogênio em diferentes densidades. À medida que partimos do centro rumo aos limites do planeta, vamos lentamente saindo da camada sólida, passando pela líquida e chegando ao gás. A partir daí, temos a espessa atmosfera que preenche grande parte do volume do planeta e o caracteriza como gasoso.

A atmosfera de Júpiter é basicamente composta por hidrogênio e hélio, sendo a proporção de aproximadamente 86% para o primeiro e 13% para o segundo. O restante, equivalente a menos de 1% da atmosfera, estaria distribuído entre traços de amônia, metano e vapor d’água, bem como entre quantidades desprezíveis de gás carbônico, etano, gás sulfídrico, neônio, oxigênio e enxofre. As regiões mais altas da atmosfera apresentam ainda cristais de amônia congelada.

Imagens das regiões polares de Júpiter. Acima, temos o pólo sul. abaixo, o pólo norte.

Em 1690, o astrônomo Giovanni Domenico Cassini (1625-1712) notou que a rotação da atmosfera superior de Júpiter não era constante em todos os seus pontos. De fato, nesta acepção, a rotação das camadas atmosféricas nas regiões polares apresenta um atraso de aproximadamente 5 minutos em relação o movimento na região equatorial. Além disso, grupos de nuvens em diferentes latitudes deslocam-se em diferentes direções, seguindo a dinâmica das correntes de vento. A interação entre esses padrões contrastantes de movimentação atmosférica gera, inclusive, regiões de tempestade e alta turbulência, cujos ventos podem atingir, em média, 600 km/h.

Animação representando a dinâmica atmosférica de Júpiter.

A massa do planeta Júpiter é estimada em, aproximadamente, 1,9 x 10²⁷ kg, o equivalente a cerca de 318 vezes a massa da Terra. Isto faz com que Júpiter tenha uma gravidade superficial mais de duas vezes maior que a da Terra, com aceleração equivalente a 22,9 m/s². Devido ao alto valor associado à gravidade, o planeta também apresenta a mais alta velocidade de escape entre os planetas de nosso sistema: cerca de 59,5 km/s. O termo velocidade de escape se refere à velocidade mínima com que um objeto deve ser lançado para se livrar da atração gravitacional de um corpo celeste. Na Terra, por exemplo, este valor corresponde a 11,2 km/s. Júpiter também apresenta, ao lado de Urano, a segundo menor densidade dentre os nossos planetas, com o equivalente a 1,3 g/cm³ (cerca de um quarto da densidade da Terra, que é estimada em cerca de 5,5 g/cm³). É também o segundo planeta mais achatado do Sistema Solar. Em ambas as classificações, Saturno detém a primeira colocação, sendo o menos denso e o mais achatado dos planetas. A temperatura média de Júpiter é estimada em cerca de -150°C e seu diâmetro equatorial é equivalente a 142.984 km.

Júpiter possui, ainda, um campo magnético bastante forte e que se propaga a grandes distâncias do planeta. Se pudesse ser visto, o campo magnético de Júpiter teria, se contemplado da Terra, dimensões maiores que o disco da Lua em sua fase cheia. Assim como na Terra, as interações magnéticas de Júpiter geram belos fenômenos, como as auroras, por exemplo, que constituem um evento associado aos pólos.

Auroras em Júpiter.

Afinal, Júpiter tem anéis?

A resposta é sim. Embora seja Saturno o detentor do mais conhecido e apreciado conjunto de anéis do Sistema Solar, todos os quatro planetas gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) têm anéis que os circundam. A diferença é que, além do tamanho, as imagens dos anéis dos outros três tornam-se demasiadamente tênues a grandes distâncias, o que impossibilita sua observação através de instrumentos ópticos comuns. No caso de Júpiter, os anéis são compostos por partículas de poeira cósmica, o que os torna ainda mais frágeis diante da magnitude deste colossal planeta.

Anéis de Júpiter registrados pela sonda Galileo.

Os anéis de Júpiter foram descobertos em 1979 durante a passagem da nave Voyager 1 pelo planeta. O enigma de sua origem, contudo, permaneceu até o final da década de 1990, quando dados da sonda Galileo puderam oferecer subsídios à sua elucidação. Na verdade, constatou-se que estes anéis foram criados mediante impactos de meteoróides em pequenos satélites naturais próximos ao planeta. Quando dos impactos, havia uma pequena perfuração na superfície do satélite, donde eram ejetados resíduos e partículas de poeira que se aglomeravam em órbita do planeta.

Na imagem acima, temos um eclipse do Sol por Júpiter, como visto da sonda Galileo. Pequenas partículas de poeira na alta atmosfera de Júpiter, bem como as partículas de poeira que compõem os anéis, podem ser vistas mediante a reflexão da luz solar.

Os companheiros de um gigante

Júpiter é o planeta com o maior número de satélites naturais até hoje conhecidos.Atualmente, são contados em 63. Entretanto, até o início do século XVII eram todos desconhecidos. Apenas em 1610, os quatros principais satélites de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes e Calisto) nos foram apresentados pelo astrônomo italiano Galileo Galilei (1564-1642), pelo que se tornaram conhecidos como satélites galileanos. Na época, esta descoberta constituiu a principal prova de que existem corpos celestes que circundam outro corpo que não a Terra, ou seja, a principal prova contra a teoria geocêntrica.

O maior satélite natural do Sistema Solar também orbita este planeta. Trata-se de Ganímedes, um dos quatro satélites galileanos de Júpiter, que possui diâmetro de, aproximadamente, 5262 km, chegando a ser maior que o próprio planeta Mercúrio, com diâmetro de 4878 km. Para fins de comparação, a Lua, nosso satélite natural, tem 3475 km de diâmetro e, o planeta anão Plutão, 2350 km.

Júpiter acompanhado de Io e Ganímedes.

Segue abaixo uma tabela comparativa que traz, em ordem alfabética, os 63 satélites de Júpiter, bem como os respectivos valores de seu diâmetro e de sua massa.

Explorando Júpiter

Extremamente visível no céu e de aspecto magnificamente inconfundível, o planeta Júpiter é um velho conhecido da humanidade. Desde os tempos mais remotos, muitas civilizações já registravam e reverenciavam sua presença na esfera celeste. No entanto, como já discutimos, seus satélites só começaram a ser descobertos a partir do século XVII. Não obstante, as primeiras visitas de objetos da Terra só começaram a ocorrer a partir do final do século XX, quando tivemos as primeiras naves a se aproximarem de Júpiter. Vale ressaltar, contudo, que foi a partir daí que passamos a realmente conhecer este nosso companheiro de sistema.

A primeira sonda a passar significativamente por Júpiter foi a Pioneer 10, em dezembro de 1973. Um ano depois, era a Pioneer 11 quem passava por lá. Em 1979, Júpiter recebeu a visita de duas naves: a Voyager 1, em março, e a Voyager 2, em julho. A Voyager 1 deu grande contribuição ao estudo do planeta, posto que obteve as primeiras imagens com resolução razoavelmente boa de Júpiter e seus satélites.

Imagem obtida pela Voyager 1 a mais de 40 milhões de quilômetros do planeta Júpiter. Em detalhe, temos o satélite Io.

Em 1995, a sonda Galileo foi posta em órbita de Júpiter, onde permaneceu até setembro de 2003. Ela enviou uma sonda menor à atmosfera do planeta e passou por vários de seus satélites, coletando importantes dados em suas visitas. Galileo presenciou, inclusive, o impacto de um cometa em Júpiter, enquanto se aproximava do planeta, no ano anterior ao que entrou em órbita. O cometa Shoemaker-Levy 9, que tinha se fragmentado em mais de 21 pedaços, alguns com até 1 km de diâmetro, colidiu com o planeta em julho de 1994 e explodiu nas nuvens de amônia da alta atmosfera.

Concepção artística da sonda Galileo em órbita de Júpiter.

Atualmente, temos a sonda New Horizons que, passando por Júpiter, contribuiu com uma vasta coleção de imagens e dados. Além dela, a sonda Cassini, que orbita Saturno, também obteve, quando de sua passagem por Júpiter, importantes dados ao estudo do planeta.

No final de sua missão, a sonda Galileo registrou ainda a presença de um oceano líquido no satélite Europa. Desde então, a NASA estuda a possibilidade de enviar uma missão dedicada aos satélites congelados de Júpiter. E assim tem nascido o projeto JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter), uma nave que terá o objetivo de orbitar os satélites congelados do planeta. Seu lançamento é previsto para data posterior a 2012.

Observando

Agora que já conhecemos alguns dos segredos desse gigante chamado Júpiter, que tal observá-lo? Encontrá-lo no céu noturno é muito simples: basta localizarmos o objeto que, depois da Lua e de Vênus, é o terceiro mais brilhante de toda a esfera celeste. Além disso, o planeta Júpiter passa, atualmente, pela constelação de Sagitário. Portanto, uma dica interessante pode ser encontrar esta constelação: o objeto que parecer a estrela mais brilhante dessa região certamente será o planeta Júpiter. Logo que o encontrar, o leitor ficará impressionado com a magnitude deste planeta, que, mesmo a uma grande distância, consegue impor seu brilho e se destacar muito nitidamente na esfera celeste. E, se ainda tiver oportunidade de observar através de um telescópio ou um binóculo, poderá constatar visualmente muitas das inferências apresentadas neste texto. Então, boa observação!

Mapa do céu elaborado às 21:00h do dia 08 de novembro de 2008, tendo por referência o céu da cidade de Belo Horizonte. 44°48’59’’ O / 19°26’24’’ S