Cassini detecta percursores dos aerossóis atmosféricos de Titã

Tita_WAC_ISS_Cassini_060612O hemisfério nocturno de Titã visto pela sonda Cassini a 06 de Junho de 2012. São visíveis na periferia do disco titaniano as camadas mais elevadas da atmosfera dispersando a luz solar.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/SSI.

Investigadores europeus confirmaram a presença de hidrocarbonetos complexos nas camadas mais elevadas da atmosfera de Titã, ao analisarem dados obtidos em Julho e Agosto de 2007 pelo espectrómetro VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) da sonda Cassini. Detectados a altitudes entre os 600 e os 1.250 quilómetros, estes compostos são, aparentemente, os percursores dos aerossóis que formam a distinta neblina alaranjada ostentada por esta lua de Saturno.

Constituída maioritariamente por azoto e metano, a atmosfera titaniana reúne todas as características de uma poderosa fábrica química. Sob a acção da radiação solar e das partículas energéticas da magnetosfera saturniana, as moléculas de azoto e de metano das camadas superiores da atmosfera de Titã fragmentam-se, dando origem a quantidades massivas de iões e de electrões, que activam uma cascata de reacções químicas responsável pela produção de uma variedade de hidrocarbonetos. Muitos destes compostos são hidrocarbonetos complexos que se agregam e se precipitam sob a forma de aerossóis nas camadas atmosféricas inferiores, criando a densa neblina encontrada a altitudes inferiores a 500 quilómetros.

HAPs_atmosfera_Tita_Dinelli_et_al2013Principais passos na formação dos aerossóis que constituem a densa neblina alaranjada encontrada nas camadas inferiores da atmosfera de Titã.
Crédito: ESA/ATG medialab/adaptado por Sérgio Paulino.

No seu artigo, recentemente publicado na revista Geophysical Research Letters, Bianca Maria Dinelli e colegas relatam a descoberta de um pico peculiar escondido numa das linhas dos espectros de emissão do metano na banda do infravermelho médio, espectros obtidos em observações realizadas pela sonda Cassini nas camadas atmosféricas mais elevadas do hemisfério diurno de Titã. Nos últimos anos, a equipa tem vindo a estudar os perfis verticais de distribuição de diferentes compostos moleculares conhecidos na atmosfera da lua saturniana. Depois de excluírem potenciais artefactos instrumentais que pudessem explicar a anomalia, Dinelli e colegas realizaram uma investigação minuciosa para desvendarem a identidade dos compostos moleculares responsáveis pelo misterioso pico. Como o sinal apenas surgia no lado diurno de Titã, a equipa concluiu rapidamente que qualquer que fosse a resposta para este enigma, estaria certamente ligada à irradiação solar.

Após descartarem potenciais candidatos entre as moléculas conhecidas na atmosfera titaniana, os autores do trabalho verificaram se a anomalia espectral poderia ser reproduzida pelo benzeno e seus derivados, ou por compostos aromáticos policíclicos. “O comprimento de onda central deste sinal, cerca de 3,28 µm, é típico dos compostos aromáticos – moléculas de hidrocarbonetos onde os átomos de carbono estão ligados em estruturas em forma de anel”, afirmou à NASA a italiana Dinelli, investigadora do Instituto de Ciência da Atmosfera e do Clima, em Bolonha.

A equipa descobriu que as moléculas aromáticas simples reproduzem de forma exemplar as observações. No entanto, a sua baixa concentração na atmosfera titaniana é insuficiente para explicar a intensidade do pico observado, pelo que os investigadores consideraram a hipótese da anomalia ser gerada pela presença de uma mistura de vários hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs). Depois de analisarem os espectros de diversos PAHs, Dinelli e colegas concluíram que os dados poderiam ser explicados pela presença de uma mistura destas moléculas, contendo em média 34 átomos de carbono e cerca de 10 anéis benzénicos.

“Os PAHs são particularmente eficientes na absorção de radiação ultravioleta, na redistribuição dessa energia dentro da molécula, e na sua emissão em comprimentos de onda no infravermelho” disse o co-autor deste trabalho Alberto Adriani do Instituto Nacional de Astrofísica, em Roma. Estes hidrocarbonetos são também capazes de dissipar quantidades apreciáveis de radiação infravermelha, mesmo em ambientes rarefeitos como as camadas mais altas da atmosfera titaniana, o que poderá explicar a forte intensidade do sinal observado nos dados obtidos pelo VIMS.

Podem ler mais sobre este trabalho aqui.

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