Por que Júpiter não tem chão? Por Juliano Righetto.

No dia cinco de agosto de 2015, a NASA lançou ao espaço a sonda Juno, que ganhou o nome da mitológica esposa de Júpiter porque, segundo a lenda, Juno, a deusa, era a única capaz de ver através das nuvens que Júpiter, o deus, lançava em volta de si para esconder seus segredos. A sonda tinha, portanto, a missão de repetir o feito da rainha dos deuses romanos: enxergar o interior do planeta, entender sua composição e como ele se formou... Descobrir se há algo sólido lá embaixo.

Sua órbita polar, extremamente excêntrica, permitiu a obtenção das imagens mais fantásticas já produzidas do maior planeta do Sistema Solar, nos apresentou os vórtices polares, desconhecidos até então... Fez com que fosse possível mapear o campo magnético do planeta, talvez o mais extravagante de todo o Sistema Solar... E descobriu não apenas que não há nem ao menos um núcleo sólido debaixo de tantas nuvens, como que o que há lá embaixo é bem mais inusitado do que qualquer um poderia imaginar.

É difícil entender como um planeta com 318 vezes a massa da Terra não tem um núcleo sólido, afinal, por aqui, a grande maioria da matéria está no estado sólido... O dia a dia da humanidade é povoado pela solidez, alguns de nós têm a sorte de conviver com as enormes massas d’água que dominam nossa superfície, mas aposto que, se você olhar em volta de si neste instante, quase tudo o que vai ver está no estado sólido... O que nos faz associar o estado gasoso a “objetos” etéreos como as nuvens, facilmente transponíveis por seres meio sólido, meio líquidos como nós... E deduzir que Júpiter e os outros planetas gasosos são apenas gigantescas nuvens esféricas, que poderíamos atravessar de uma ponta à outra se tivéssemos uma espaçonave adequada para isto...

Ideia que não poderia estar mais distante da realidade.

Hoje você vai entender por que Júpiter, apesar de ser um planeta cuja matéria está quase em sua totalidade no estado gasoso, é o pior lugar possível para visitarmos em todo o Sistema Solar, com exceção da nossa estrela... E descobrir como a gravidade extrema consegue transformar gases praticamente inofensivos aqui na Terra em substâncias esquisitíssimas, com comportamentos mais estranhos ainda!

Para realmente entender o que se passa dentro de Júpiter, é bom primeiro compreender como o planeta se formou. O Sistema Solar surgiu do colapso de uma gigantesca nuvem composta, principalmente, por hidrogênio e hélio. Por que estes dois elementos? Porque eles são os mais leves, os únicos que se formaram logo após o Big Bang. Nós sabemos o quanto o hidrogênio e o hélio são abundantes no Universo porque é possível analisar a composição dos astros distantes usando a espectroscopia, quando separamos a luz vinda de uma estrela, planeta ou nebulosa usando um prisma, e vemos quais “faixas” do espectro são absorvidas, é fácil descobrir do que eles são feitos porque cada elemento químico absorve faixas bem específicas, é o mesmo efeito que vemos quando os iluminamos aqui na Terra.

Existem por todo o Universo nuvens de hidrogênio e hélio que batizamos como “berçários estelares” porque é lá que nascem as estrelas, e é na explosão das maiores delas que o resto dos elementos da tabela periódica se forma e espalha pela nuvem. A nebulosa que gerou o Sistema Solar, portanto, também era abundante em hidrogênio e hélio, tanto que nossa estrela é composta principalmente por estes dois elementos... Mas quando o Sol acendeu, há quatro bilhões e meio de anos, a área ao seu redor passou a ter menos hidrogênio e hélio porque o vento solar começou a empurrar os gases mais leves para longe.

É por isso que os planetas internos, Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, contém muito pouco hidrogênio e hélio, enquanto Júpiter, Saturno, Urano e Netuno são ricos nestes elementos: somente após a órbita de Marte substâncias voláteis como a água, o metano, a amônia e o gás carbônico conseguem se condensar. É por este motivo, inclusive, que os cometas lançam caudas quando se aproximam do Sol, o gelo que os compõe sublima... E também o motivo pelo qual os anéis de Saturno ainda estão lá, afinal o calor do Sol àquela distância não é capaz de sublimá-los.

Quando o Sol acendeu, portanto, ele empurrou os gases que não havia absorvido da nebulosa original para longe... E a grande maioria do hidrogênio e do hélio que foi para lá se aglutinou nos gigantes gasosos que conhecemos – e, talvez em mais alguns que não chegamos a conhecer, voltaremos a falar sobre isto mais para a frente. O importante é entender que foi este complexo processo que fez com que Júpiter fosse composto, principalmente, por hidrogênio e hélio.

Ok, sabemos a composição... Mas não é apenas ela que impede que Júpiter tenha chão. A gravidade, a densidade e a temperatura também são fundamentais para entendermos o que acontece lá embaixo... E é a partir daqui que nossos instintos passam a atrapalhar a compreensão das estranhíssimas coisas que acontecem nas entranhas de Júpiter, porque estamos acostumados à gravidade, à densidade e à temperatura que vivenciamos aqui na superfície da Terra, que são MUITO diferentes das que existem por lá!

A massa da Terra, a densidade de nossa atmosfera e a temperatura de nossa superfície, combinadas, criam o cenário onde nós evoluímos e nossos instintos foram afinados. No único corpo celeste que já visitamos, a Lua, não há atmosfera e a gravidade é de apenas um sexto daquela a que estamos acostumados... É por isso que os astronautas tínham que saltar para se deslocar por lá, não apenas suas roupas tínham pouca mobilidade como o regolito lunar, a finíssima “areia” de sua superfície, e a baixa gravidade os faziam escorregar quando tentavam “empurrar o chão para trás” com suas botas. Pular era mais fácil e eficiente.

A temperatura lunar durante o dia, então, é de mais de cem graus Celsius, mais um motivo pelo qual os astronautas precisavam usar trajes tão volumosos. Em Vênus, onde pelo menos a gravidade é quase igual à da Terra, a temperatura superficial chega a quatrocentos e cinquenta graus Celsius... Já abriu um forno e sentiu o calor que emana de lá? Pois na superfície de Vênus o calor é praticamente o dobro do máximo que o forno da sua cozinha consegue alcançar.

A temperatura, porém, seria a menor preocupação que você teria se visitasse Vênus... Porque sua atmosfera é noventa e duas vezes mais espessa do que a terrestre! Nossos veículos mais resistentes à pressão, os submarinos, seriam ESMAGADOS pela atmosfera venusiana. O gás carbônico, perto da superfície venusiana, APESAR DE CONTINUAR A SER UM GÁS, age como um fluido supercrítico, algo como um estado intermediário entre o gasoso e o líquido, mas SEIS VEZES MAIS DENSO DO QUE A ÁGUA. Sim, um gás, quando suficientemente pressionado, pode permanecer no estado gasoso mesmo quando sua densidade ultrapassa a de um líquido. Percebe como as condições da superfície da Terra tendem a nublar nosso entendimento?

Usei dois exemplos mais próximos, a Lua e Vênus, para podermos começar a compreender o que acontece dentro de um planeta 318 vezes mais massivo do que o nosso. Como Júpiter se formou além do cinturão de asteroides, na parte do sistema em que o vento solar já não consegue mais empurrar os elementos mais leves, ele é composto por noventa por cento de hidrogênio e dez por cento de hélio, ambos elementos que permanecem no estado gasoso até bem próximo do zero absoluto. Está explicado por que o planeta é um “gigante gasoso”? Afinal, como liquefazer ou solidificar o hidrogênio e o hélio, se para isto é preciso chegar perto de menos 273 graus Celsius e, conforme descemos na atmosfera, a temperatura só aumenta?

É difícil saber o que há lá embaixo porque conseguimos ver muito pouco de Júpiter. A Grande Mancha Vermelha, por exemplo, tem apenas 350 quilômetros de profundidade. Logo abaixo dela vem a parte propriamente gasosa do planeta, que é formada praticamente por hidrogênio, e tem cerca de cinco mil quilômetros de espessura. Lembra qual é a espessura da atmosfera da Terra? Apenas CEM quilômetros de altura. A atmosfera de Júpiter é só CINQUENTA VEZES mais espessa do que a nossa.

Esta quantidade absurda de hidrogênio exerce tanto peso sobre o que está embaixo que ele passa a agir como um líquido, da mesma forma que o gás carbônico age na superfície de Vênus. Aquilo, porém, não é, propriamente, hidrogênio líquido, porque para liquefazer o hidrogênio teria que estar a menos de 253 graus Celsius negativos, e a temperatura ali é MUITO maior do que isto. Assim como na superfície venusiana, o hidrogênio ali age como um fluido supercrítico... É um gás MAIS DENSO do que um líquido!

Os estados físicos da matéria estão diretamente ligados à energia cinética de suas moléculas e à força de atração entre elas. Moléculas de objetos sólidos têm pouquíssima energia cinética, e por isso a força de atração entre elas as mantêm grudadas umas nas outras. Ao passar para o estado líquido, a força de atração das moléculas permanece a mesma, mas a energia cinética aumenta, fazendo com que elas mudem de posição continuamente, mas sem se dispersarem. Já no estado gasoso, a energia cinética é tão alta que a força de atração entre as moléculas já não consegue mais mantê-las juntas e elas se dispersam.

O que acontece em Júpiter, porém... É diferente. Porque a energia cinética das moléculas de hidrogênio ali é enorme, muito, muito, muito maior do que o necessário para elas se manterem no estado gasoso... Mas a pressão de CINCO MIL QUILÔMETROS de gás as esmaga, sem deixar espaço para que elas se espalhem, o que faz com que o gás hidrogênio passe a se comportar como um líquido... Um líquido altamente energético, doido para explodir... Mas que não consegue fazer isto porque a pressão de cinco mil quilômetros de hidrogênio acima dele não permite! Percebe, agora, de onde vem a energia que mantém aqueles milhares de furacões girando ininterruptamente desde a formação do planeta?

E a coisa só piora conforme mergulhamos mais profundamente em Júpiter... Porque depois da camada de nuvens, dos cinco mil quilômetros de hidrogênio gasoso e do oceano de hidrogênio supercrítico... Há uma camada ainda mais exótica, dois mil quilômetros abaixo, onde os elétrons dos átomos de hidrogênio estão sob tanta pressão que não conseguem mais se manter na órbita de seus núcleos, o que os faz agir como um metal, pulando de átomo para átomo. E como a gigantesca esfera metálica que esta camada forma gira, ela acaba agindo como um dínamo. Entendeu agora onde é gerado o enorme campo magnético de Júpiter?

Antes da missão Juno, acreditava-se que havia, abaixo da camada de hidrogênio metálico, um núcleo sólido com aproximadamente dez massas terrestres. Mesmo se isto fosse verdade, Júpiter não teria chão porque a mudança de densidade do hidrogênio é gradual, e o chão, o piso, o lugar onde podemos nos apoiar para nos deslocarmos é uma fronteira bem definida entre um meio gasoso ou líquido e um meio sólido... Mas os instrumentos da Juno revelaram algo bem mais exótico lá embaixo!

O campo magnético de Júpiter é bastante caótico, segundo os dados colhidos pela sonda. Isto indica que o núcleo do planeta NÃO é sólido, apesar de poder ter partes sólidas. Ele é formado, predominantemente, por hidrogênio metálico supercondensado, e parece ter blocos de matéria rochosa, talvez ferro e níquel como o interior da Terra. A melhor hipótese que explicaria esta configuração envolve a colisão entre dois gigantes gasosos, que deve ter acontecido durante a formação do Sistema Solar. Como hoje nós sabemos que a migração dos planetas, nesta época, é algo bastante comum no Universo... É bem provável que isto tenha mesmo ocorrido, assim como a colisão entre a Terra e Theia, um planetesimal do tamanho de Marte, também aconteceu mais ou menos na mesma época.

Assim como Juno, a deusa, descobriu os encontros secretos de Júpiter, o deus, ao observar através das nuvens que ele produzia para ocultá-los... Juno, a sonda, conseguiu demonstrar que Júpiter, o planeta, muito provavelmente teve o encontro mais catastrófico ocorrido durante a formação do Sistema Solar.

Os ciúmes da deusa a fizeram sofrer por toda a eternidade, o que não deve acontecer com a sonda, porém.

Ao final de sua missão, ela deve mergulhar em Júpiter e se dissolver em sua interminável atmosfera de hidrogênio, passando assim a fazer parte do planeta que, afinal, foi a razão de sua existência.

Um final bem mais poético e feliz do que o da deusa enciumada!