Este mapa mostra a distribuição de água na estratosfera de Júpiter, medida pelo Observatório Espacial Herschel. As cores banco e ciano indicam as mais altas concentrações de água, e o azul representa quantidades menores. O maa foi sobreposto a uma imagem de Júpiter registrada em comprimentos de onda de luz visível com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA.
Astrônomos finalmente descobriram provas diretas de que quase toda a água presente na estratosfera de Júpiter, uma camada atmosférica intermediária, foi levada para lá pelo cometa Shoemaker-Levy 9, famoso por ter atingido o planeta em 1994.
As descobertas, baseadas em novos dados do observatório espacial Herschel, revelam a presença de mais água no hemisfério sul de Júpiter, onde ocorreram os impactos, do que no norte.
A origem de água na atmosfera superior dos planetas gigantes do sistema solar foi discutida durante quase duas décadas. Astrônomos ficaram bem surpresos com a descoberta de água nas estratosferas de Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, resultante de observações realizadas com o Observatório Infravermelho da ESA em 1997.
Enquanto a fonte de água das camadas mais baixas de suas atmosferas pode ser considerada externa, a presença desta molécula em suas camadas atmosféricas superiores é um mistério devido à escassez de oxigênio nelas. Sua origem deve ser externa. Desde então, astrônomos vêm investigando várias hipóteses possíveis de astros que tenham levado água a esses planetas, desde aneis de gelo e satélites até partículas de poeira interplanetária e impacto de cometas.
Dados do Conjunto de Câmera de Fotodetecção e Espectrômetro do Herschel (PACS), com o auxílio do Equipamento de Telescópio Infravermelho da NASA, ajudaram a elucidar o mistério em Júpiter ao mostrar uma assimetria na distribuição da água em sua estratosfera, causada pelo impacto do cometa. Outras provas de uma fonte cometária para a água vieram do Instrumento Heteródino para o Infravermelho Extremo (HIFI) do Hershel, que sondou a perfil vertical de água na estratosfera. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, ajudou a construir o instrumento HIFI.
"A assimetria entre os dois hemisférios sugere que a água foi levada para lá em um só evento, e descarta anéis de gelo ou luas como fontes," diz Thibault Cavalié do Laboratório de Astrofísica de Bordeaux, na França, que chefiou o estudo. "Fontes locais teriam fornecido um suprimento de água uniforme, que com o tempo levaria a uam distribuição simétrica entre os hemisférios na estratosfera. Conforme as espécies químicas sejam transportadas em forma neutra ou ionizada, as fontes de água locais resultariam em concentrações mais altas nos polos ou ao longo do equador, mas não em uma assimetria norte-sul."
This map shows the distribution of water in the stratosphere of Jupiter as measured with the Herschel space observatory. White and cyan indicate highest concentration of water, and blue indicates lesser amounts. The map has been superimposed over an image of Jupiter taken at visible wavelengths with the NASA/ESA Hubble Space Telescope.
Astronomers have finally found direct proof that almost all water present in Jupiter's stratosphere, an intermediate atmospheric layer, was delivered by comet Shoemaker-Levy 9, which famously struck the planet in 1994.
The findings, based on new data from the Herschel space observatory, reveal more water in Jupiter's southern hemisphere, where the impacts occurred, than in the north.
The origin of water in the upper atmospheres of the solar system's giant planets has been debated for almost two decades. Astronomers were quite surprised at the discovery of water in the stratospheres of Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune, which dates to observations performed with ESA's Infrared Space Observatory in 1997.
While the source of water in the lower layers of their atmospheres can be explained as internal, the presence of this molecule in their upper atmospheric layers is puzzling due to the scarcity of oxygen there. Its supply must have an external origin. Since then, astronomers have investigated several possible candidates that may have delivered water to these planets, from icy rings and satellites to interplanetary dust particles and cometary impacts.
Data from Herschel's Photodetecting Array Camera and Spectrometer (PACS), with the help of NASA's Infrared Telescope Facility, helped solve the mystery at Jupiter by showing an asymmetry in the distribution of water in its stratosphere, caused by the comet impact. Additional proof for a cometary source for the water came from Hershel's heterodyne Instrument for the Far Infrared (HIFI), which probed the vertical profile of water in the stratosphere. NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, helped build the HIFI instrument.
"The asymmetry between the two hemispheres suggests that water was delivered during a single event and rules out icy rings or moons as candidate sources," says Thibault Cavalié from the Laboratory ofAstrophysics of Bordeaux, France, who led the study. "Local sources would provide a steady supply of water, which over time would lead to a hemispherically symmetric distribution in the stratosphere. Depending on whether the chemical species are transported in neutral or ionized form, local sources of water would result in higher concentrations either at the poles or along the equator, but not in a north-south asymmetry."
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