As camadas superiores nas atmosferas dos gigantes gasosos – Saturno, Júpiter, Úrano e Neptuno – são quentes, assim como as da Terra. Mas, ao contrário da Terra, o Sol está demasiado longe para explicar as altas temperaturas. A sua fonte de calor tem sido um dos grandes mistérios da ciência planetária.
Uma nova análise de dados da sonda Cassini da NASA encontrou uma explicação viável para o que mantém as camadas superiores de Saturno e, possivelmente, dos outros gigantes gasosos, tão quentes: auroras nos polos norte e sul do planeta.
Correntes elétricas, desencadeadas por interações entre ventos solares e partículas carregadas das luas de Saturno, formam auroras e aquecem a atmosfera superior (tal como com as auroras da Terra, o seu estudo informa os cientistas do que está a acontecer na atmosfera do planeta).
O trabalho, publicado no dia 6 de abril na revista Nature Astronomy, é o mapeamento mais completo da temperatura e da densidade da atmosfera superior de um gigante gasoso – uma região que, em geral, tem sido pouco compreendida.
Ao construir uma imagem completa de como o calor circula na atmosfera, os cientistas conseguem entender melhor como as correntes elétricas aurorais aquecem as camadas superiores da atmosfera de Saturno e impulsionam os ventos.
O sistema eólico global pode distribuir esta energia, que é inicialmente depositada perto dos polos em direção às regiões equatoriais, aquecendo-as para o dobro da temperatura esperada apenas do aquecimento solar.
“Os resultados são vitais para a nossa compreensão geral das atmosferas superiores planetárias e são uma parte importante do legado da Cassini,” disse o autor Tommi Koskinen, membro da equipa UVIS (Ultraviolet Imaging Spectograph) da Cassini. “Ajudam a resolver a questão de porque é que a parte mais alta da atmosfera é tão quente enquanto o resto da atmosfera – devido à grande distância do Sol – é fria.”
Gerida pelo JPL da NASA no sul da Califórnia, a Cassini foi uma sonda que observou Saturno por mais de 13 anos antes de esgotar o seu combustível. A missão mergulhou na atmosfera do planeta em setembro de 2017, em parte para proteger a lua Encélado, que a Cassini descobriu ter condições adequadas para a vida. Mas antes da sua queda, a Cassini realizou 22 órbitas ultrapróximas de Saturno, uma etapa chamada Grande Final.
Foi durante o Grande Final que os principais dados foram recolhidos para o novo mapa de temperatura da atmosfera de Saturno. Durante seis semanas, a Cassini teve como alvo várias estrelas brilhantes nas constelações de Orionte e Cão Maior, enquanto passavam por trás de Saturno. À medida que a sonda observava as estrelas a nascer e a porem-se através do planeta gigante, os cientistas analisavam como a luz estelar mudava à medida que passava pela atmosfera.
A medição da densidade da atmosfera deu aos cientistas a informação que precisavam para descobrir as temperaturas (a densidade diminui com a altitude, e a taxa de diminuição depende da temperatura). Descobriram que as temperaturas atingem um pico perto das auroras, indicando que as correntes elétricas aurorais aquecem a atmosfera superior.
E tanto as medições de densidade como de temperatura ajudaram os cientistas a descobrir as velocidades dos ventos.
Entender a atmosfera superior de Saturno, onde o planeta encontra o espaço, é fundamental para entender o clima espacial e o seu impacto noutros planetas do nosso Sistema Solar, bem como em exoplanetas em torno de outras estrelas.
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