Cientistas Sugerem Explicação para Super-Tempestades de Saturno

Um dos mais notáveis mistérios apresentados pelo planeta Saturno é o padrão recorrente, aproximadamente de 30 em 30 anos, com que ocorrem super-tempestades. Em cerca de 140 anos de observações podem encontrar-se registos de 6 destas tempestades, a última das quais foi observada in loco pela sonda Cassini, de Dezembro de 2010 até Agosto de 2011. De facto, estes fenómenos atmosféricos extremos são facilmente observáveis da Terra mesmo com telescópios modestos e têm o aspecto de grandes manchas brancas que com o passar do tempo se vão alongando até rodearem o planeta por completo, numa banda estreita de latitudes.

A super-tempestade observada pela sonda Cassini em Saturno entre Dezembro de 2010 e Agosto de 2011. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SSI.

A super-tempestade observada pela sonda Cassini em Saturno entre Dezembro de 2010 e Agosto de 2011. Crédito: NASA/JPL-Caltech/SSI.

Com base nos dados recolhidos pela Cassini, sabia-se que as tempestades tinham origem em camadas profundas da atmosfera de Saturno, e que as nuvens eram formadas maioritariamente por cristais de água, com cristais de amónia e de hidrosulfeto de amónia à mistura. Desconhecia-se, no entanto, o mecanismo exacto que despoletava as tempestades. Agora, um grupo de cientistas encabeçado por Cheng Li, do California Institute of Technology (Caltech), sugeriu um mecanismo simples e simultaneamente consistente com os dados disponíveis que explica a formação destas tempestades de proporções épicas.

As tempestades são, em geral, causadas pelo movimento de massas de ar a temperaturas diferentes numa atmosfera planetária, um processo designado de convecção. A atmosfera de Saturno contém, para além de hidrogénio e hélio, os seus principais constituintes, grande quantidade de água. De facto, os cientistas pensam que Saturno tem uma atmosfera com cerca de 300 km de profundidade, na base da qual existe um tecto de nuvens de água, seguido de um outro de nuvens de hidrosulfeto de amónia, a maior altitude, e ainda um outro, de nuvens de amónia. Por cima das nuvens de amónia extende-se uma densa camada de névoa cuja composição é largamente desconhecida e que dificulta a observação dos tectos de nuvens situados por debaixo.

Segundo os autores, é precisamente esta camada de nuvens de água na atmosfera de Saturno que está na génese das super-tempestades. A camada actua como um isolador, impedindo a formação de correntes e convecção que transportam o calor gerado internamente pelo planeta até às camadas superiores da atmosfera. Na ausência de correntes de convecção, o gás nas regiões mais altas da atmosfera arrefece lentamente, irradiando calor para o espaço. Este arrefecimento dura aproximadamente 30 anos, após o que o gás no topo da atmosfera está tão frio e denso que começa a afundar-se na atmosfera, provocando por sua vez a ascenção rápida do ar quente e húmido da camada de nuvens de água — a super-tempestade começa. A ascenção do vapor de água na atmosfera é vertiginosa, atingindo velocidades de 500 km/h segundo os modelos atmosféricos existentes, arrastando consigo hidrosulfeto de amónia e amónia dos tectos de nuvens sobrejacentes, até atingir o topo da atmosfera. Nessa altura, as temperaturas muito baixas transformam o vapor de água e as outras espécies químicas em cristais de gelo altamente reflectores, que dão o aspecto branco característico destas tempestades. Eventualmente, a atmosfera retoma a sua estrutura normal e o processo descrito repete-se num novo ciclo.

Perfis atmosféricos de Júpiter e Saturno. Júpiter tem uma atmosfera mais compacta, com pouco menos de 100 km, devido à sua maior gravidade. A atmosfera de Saturno é mais distendida, com cerca de 300 km, e culmina numa espessa camada de névoa fotoquímica. É devido a esta névoa que não observamos a atmosfera de Saturno com a mesma clareza com que observamos a de Júpiter. Note-se também a diferente profundidade em que se formam as nuvens de amónia (NH3), hidrosulfeto de amónia (NH4SH) e água (H2O).

Perfis atmosféricos de Júpiter e Saturno. Júpiter tem uma atmosfera mais compacta, com pouco menos de 100 km, devido à sua maior gravidade. A atmosfera de Saturno é mais distendida, com cerca de 300 km, e culmina numa espessa camada de névoa fotoquímica. É devido a esta névoa que não observamos a atmosfera de Saturno com a mesma clareza com que observamos a de Júpiter. Note-se também a diferente profundidade em que se formam as nuvens de amónia (NH3), hidrosulfeto de amónia (NH4SH) e água (H2O).

A equipa mostrou que este mecanismo explica com sucesso as observações feitas pela sonda Cassini do evento de 2010/11. O facto de estas tempestades ocorrerem em Saturno desta forma periódica leva a equipa a sugerir que Saturno é mais rico em água e outros materiais voláteis, como a amónia e o metano, do que Júpiter. Observações realizadas a partir da Terra dão suporte a esta ideia e indicam que Saturno é mais rico em materiais voláteis do que Júpiter por um factor de 2 ou 3. Este será certamente um ponto a esclarecer pela sonda Juno, neste momento a caminho de Júpiter, onde chegará em 2016, com a finalidade de estudar a sua estrutura interna e atmosfera. A diferença de composição dos gigantes de gás é um fóssil da formação do Sistema Solar e pode fornecer pistas importantes aos cientistas sobre as condições em que se formaram estes planetas e as características da nebulosa proto-planetária original.

(Fonte: JPL/NASA)

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