Crédito de imagem: NASA / JPL
Se uma visão da física de Júpiter da Universidade da Califórnia, Berkeley, estiver correta, o planeta gigante passará por uma grande mudança de temperatura global na próxima década, à medida que a maioria de seus grandes vórtices desaparecer.
Mas os fãs da Great Red Spot podem ficar tranquilos. O mais famoso dos vórtices de Júpiter - que costuma ser comparado aos furacões da Terra - permanecerá parado, em grande parte por causa de sua localização perto do equador do planeta, diz Philip Marcus, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da UC Berkeley.
Usando banheiras de hidromassagem e remoinhos para comparação, Marcus baseia sua previsão nos princípios aprendidos na dinâmica de fluidos de nível júnior e na observação de que muitos dos vórtices de Júpiter estão literalmente desaparecendo no ar.
“Eu prevejo que, devido à perda dessas banheiras de hidromassagem atmosféricas, a temperatura média em Júpiter mudará em até 10 graus Celsius, ficando mais quente perto do equador e mais frio nos pólos”, diz Marcus. “Essa mudança global de temperatura fará com que os fluxos de jato se tornem instáveis e, assim, gerem novos vórtices. É um evento que até os astrônomos do quintal poderão testemunhar. "
Segundo Marcus, as mudanças iminentes sinalizam o fim do atual ciclo climático de 70 anos de Júpiter. Suas previsões surpreendentes são publicadas na edição de 22 de abril da revista Nature.
A atmosfera tempestuosa de Júpiter tem cerca de uma dúzia de jatos que viajam em direções alternadas do leste e oeste, e que podem atingir velocidades superiores a 330 milhas por hora. Como na Terra, os vórtices de Júpiter que giram no sentido horário no hemisfério norte são considerados anticiclones, enquanto aqueles que giram no sentido anti-horário são ciclones. O oposto é verdadeiro no hemisfério sul, onde os vórtices no sentido horário são ciclones e os giradores no sentido anti-horário são anticiclones.
A Grande Mancha Vermelha, localizada no hemisfério sul, detém o título de maior anticiclone de Júpiter; medindo 20.000 quilômetros de largura, é grande o suficiente para engolir a Terra duas a três vezes.
Ao contrário das tempestades ciclônicas em Júpiter, os furacões e tempestades da Terra estão associados a sistemas de baixa pressão e se dissipam após dias ou semanas. A Grande Mancha Vermelha, em comparação, é um sistema de alta pressão que é estável há mais de 300 anos e não mostra sinais de desaceleração.
Cerca de 20 anos atrás, Marcus desenvolveu um modelo de computador mostrando como a Grande Mancha Vermelha emergiu e resistiu à turbulência caótica da atmosfera de Júpiter. Seus esforços para explicar a dinâmica que o governa e outros vórtices em Júpiter levaram à sua projeção atual das iminentes mudanças climáticas do planeta.
Ele diz que o atual ciclo de 70 anos começou com a formação de três anticiclones distintos - os Ovais Brancos - que se desenvolveram ao sul da Grande Mancha Vermelha em 1939. "O nascimento dos Ovais Brancos foi visto através de telescópios na Terra", diz ele. "Acredito que teremos um tratamento semelhante nos próximos 10 anos."
Marcus diz que o primeiro estágio do ciclo climático envolve a formação de ruas de vórtice que se estendem pelas correntes de jato a oeste. Os anticiclones se formam de um lado da rua, enquanto os ciclones se formam do outro lado, sem dois vórtices girando na mesma direção diretamente adjacentes um ao outro.
A maioria dos vórtices decai lentamente com turbulência. No estágio dois do ciclo, alguns vórtices se tornam fracos o suficiente para ficarem presos em valas ocasionais, ou ondas de Rossby, que se formam no fluxo de jato. Vários vórtices podem ficar presos na mesma calha. Quando o fazem, eles viajam juntos, e a turbulência pode facilmente fazê-los se fundir. Quando os vórtices são fracos, a captura e a fusão continuam até que apenas um par seja deixado em cada rua do vórtice.
O desaparecimento notável de duas ovais brancas, uma em 1997 ou 1998 e uma segunda em 2000, exemplificou a fusão dos vórtices na segunda etapa e, como tal, sinalizou o "começo do fim" do atual ciclo climático de Júpiter, diz Marcus.
Por que a fusão de vórtices afetaria a temperatura global? Marcus diz que a temperatura relativamente uniforme de Júpiter - onde as temperaturas nos pólos são quase as mesmas do equador - se deve à mistura caótica de calor e fluxo de ar dos vórtices.
"Se você derrubar uma fileira inteira de vórtices, interrompe toda a mistura de calor nessa latitude", diz Marcus. "Isso cria uma grande parede e impede o transporte de calor do equador para os polos."
Depois que vórtices suficientes desaparecerem, a atmosfera do planeta aquecerá no equador e esfriará nos pólos em até 10 graus Celsius em cada região, que é o estágio três do ciclo climático.
Essa mudança de temperatura desestabiliza os fluxos de jato, que reagirão ficando ondulados. As ondas se afinam e quebram, como na praia, mas depois se acumulam em novos grandes vórtices no quarto estágio do ciclo. No quinto e último estágio do ciclo climático, os novos vórtices diminuem de tamanho e se instalam nas ruas do vórtice para iniciar um novo ciclo.
O enfraquecimento dos vórtices é devido à turbulência e ocorre gradualmente ao longo do tempo. Demora cerca de meio século para que os vórtices recém-formados diminuam gradualmente o suficiente para serem apanhados em uma calha de jato, diz Marcus.
Felizmente, a proximidade da Grande Mancha Vermelha ao equador a salva da destruição. Ao contrário dos outros vórtices de Júpiter, a Grande Mancha Vermelha sobrevive "comendo" os anticiclones vizinhos, diz Marcus.
Marcus observa que sua teoria do ciclo climático de Júpiter se baseia na existência de um número aproximadamente igual de ciclones e anticiclones no planeta.
Como os sinais reveladores dos vórtices são as nuvens que eles criam, era fácil perder a presença de ciclones de longa duração, diz Marcus. Ele explica que, diferentemente do ponto distinto de um anticiclone, os ciclones criam padrões de nuvens filamentosas que são menos claramente definidas.
"Diante disso, é fácil pensar que Júpiter é dominado por anticiclones porque suas nuvens giratórias aparecem claramente como olhos de boi", diz Marcus.
No artigo da Nature, Marcus apresenta uma simulação em computador mostrando que o centro quente e o perímetro mais frio de um ciclone criam a aparência das nuvens filamentosas. Por outro lado, os anticiclones têm centros frios e perímetros mais quentes. Os cristais de gelo que se formam no centro do anticiclone incham e se movem para os lados onde derretem, criando um redemoinho mais escuro ao redor de um centro de cor mais clara.
Marcus aborda o estudo das atmosferas planetárias do ponto de vista não tradicional de um dinamista fluido. "Estou baseando minhas previsões nas leis relativamente simples da dinâmica do vórtice, em vez de usar quantidades volumosas de dados ou modelos atmosféricos complexos", diz Marcus.
Marcus diz que a lição do clima de Júpiter pode ser que pequenos distúrbios podem causar mudanças globais. No entanto, ele adverte contra a aplicação do mesmo modelo ao clima da Terra, que é influenciado por muitos fatores diferentes, naturais e artificiais.
"Ainda assim, é importante ter diferentes" laboratórios "para o clima", diz Marcus. "Estudar outros mundos nos ajuda a entender melhor o nosso, mesmo que não sejam diretamente análogos."
A pesquisa de Marcus é apoiada por doações do Programa de Origens da NASA, programas de astronomia e física de plasma da National Science Foundation e do Laboratório Nacional de Los Alamos.
Fonte original: UC Berkeley News Release
