O Telescópio Espacial James Webb resolveu um mistério que intrigava os astrônomos há anos: a velocidade de rotação de Saturno

Saturno tornou-se um enigma para os cientistas desde que a sonda Cassini mediu sua velocidade de rotação em 2004, cujos valores não correspondiam aos aceitos pela comunidade científica. Aos poucos, novos dados foram descobertos, ajudando a explicar essa discrepância, mas foi preciso o Telescópio Espacial James Webb para encontrar a resposta definitiva.

A Discrepância de Cassini

Em 2004, a sonda Cassini aproveitou sua visita a Saturno para medir dados importantes, como sua velocidade de rotação. Normalmente, essa velocidade é calculada analisando parâmetros que ocorrem periodicamente, como pulsos de emissão de rádio. É um método consagrado, utilizado para calcular a taxa de rotação de muitos planetas.

Com a Cassini, esperava-se que o valor obtido coincidisse com o registrado anteriormente pela sonda Voyager 2 em 1981. No entanto, para surpresa dos cientistas que analisaram os dados, os valores não batiam.

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Um impulso misterioso

Um planeta não pode acelerar ou desacelerar sem uma força externa atuando sobre ele. Deveria haver algo que impulsionasse essas mudanças na velocidade de rotação. Ou, no mínimo, algum fator desconhecido distorcendo os resultados. Tudo isso permaneceu um mistério até 2021, quando uma equipe de cientistas da Universidade de Leicester publicou um estudo que forneceu novas pistas.

As auroras entram em cena

Durante um mês, cientistas da Universidade de Leicester mediram as emissões infravermelhas na alta atmosfera de Saturno. Isso permitiu mapear uma série de fluxos variáveis ​​de atividade na ionosfera, a camada da atmosfera onde abundam partículas ionizadas. Ou seja, átomos que ganharam ou perderam elétrons e adquiriram uma carga negativa ou positiva, respectivamente.

Esses fluxos foram associados à formação de auroras. No entanto, algo parecia estranho. Ao contrário de outros planetas, incluindo a Terra, uma parte significativa dessas auroras estava sendo produzida por ventos giratórios dentro da própria atmosfera de Saturno, e não apenas pela influência de sua magnetosfera.

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Um lembrete sobre as auroras

As auroras se formam quando partículas carregadas interagem com os átomos que compõem a atmosfera de um planeta, excitando-os e fazendo com que emitam luz. Essas partículas carregadas geralmente se originam da atividade solar, como na Terra, ou de erupções vulcânicas em luas próximas, como em Júpiter.

Em ambos os casos, elas se concentram em uma região externa aos planetas, conhecida como magnetosfera. No caso de Saturno, o estudo de 2021 revelou que as auroras também se formavam dentro da atmosfera do planeta.

Na Terra, as auroras são formadas pela atividade solar.

Um enigma ainda não resolvido

A interação de moléculas e átomos atmosféricos com partículas carregadas não causa apenas emissão de luz, mas também radiação em outras regiões do espectro. Por exemplo, pulsos de rádio. Lembre-se de que esses pulsos foram usados ​​para medir a rotação de Saturno.

As auroras podem estar distorcendo essas medições. Essas auroras, como vimos até agora, são produzidas pela ação de ventos rotativos na própria atmosfera de Saturno. Mas de onde vêm esses ventos?

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Eis que surge a estrela do rock

O Telescópio Espacial James Webb é a estrela do mundo dos telescópios espaciais. Um instrumento de última geração, capaz de alcançar lugares onde outros telescópios não conseguiam. Graças a ele, foram feitas as medições necessárias para descobrir a origem dos ventos de Saturno. Especificamente, captou o brilho infravermelho causado por uma molécula na alta atmosfera de Saturno chamada cátion tri-hidrogênio.

Isso é muito útil porque funciona como uma espécie de termômetro. É muito sensível às condições ambientais, então seu estado de ionização ajuda a determinar a temperatura ao redor. Analisando meticulosamente seu estado em diferentes regiões do hemisfério norte de Saturno, os cientistas conseguiram criar um mapa tanto das temperaturas quanto da densidade de partículas.

A peça que faltava

Os padrões de temperatura e densidade de partículas correspondem aos previstos por uma série de modelos computacionais há 10 anos. Nesses modelos, esses padrões se originavam quando as próprias auroras atuavam como fonte de calor.

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O ciclo interminável

Eis o que acontece: as auroras, com seu deslumbrante espetáculo de luz e radiação, aquecem a atmosfera em um ponto específico. Esse aquecimento faz com que partículas se movam entre pontos de diferentes temperaturas, gerando um vento eletricamente carregado. Esse vento, por sua vez, impulsiona partículas eletricamente carregadas, que causam a formação de mais auroras.

É um círculo vicioso, ou, como explicam os autores do estudo, uma bomba de calor planetária. Um sistema perfeito e autossustentável. E, claro, há o misterioso fator externo que tem intrigado os cientistas que tentam medir a rotação de Saturno.

Imagem de capa | NASA | Bruce Waters (Wikimedia Commons) | Vicent Guth (Unsplash)