Durante sua missão de sete anos no Solstício, a Cassini observou como uma enorme tempestade estourou e cercou Saturno. Os cientistas acreditam que tais tempestades estão relacionadas em parte aos efeitos sazonais da luz solar na atmosfera de Saturno. Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Enormes tempestades deixam marcas na atmosfera de Saturno por séculos.
Pesquisadores descobriram tempestades gigantes de longo período Saturnoé similar a JúpiterGrande Mancha Vermelha, estudando emissões de rádio e distúrbios do gás amônia. A pesquisa revela diferenças significativas nas atmosferas entre os gigantes gasosos, desafia a compreensão atual das tempestades gigantes e fornece novos insights que podem influenciar estudos futuros sobre exoplanetas.
A Grande Mancha Vermelha e novas descobertas em Saturno
A maior tempestade do sistema solar, um anticiclone de 10.000 milhas de largura conhecido como Grande Mancha Vermelha, enfeitou a superfície de Júpiter por centenas de anos.
Um novo estudo revela que Saturno, embora de aparência mais modesta em comparação com a aparência colorida de Júpiter, também tem tempestades gigantes e duradouras. Essas tempestades têm efeitos profundos na atmosfera que duram séculos.
Metodologia de estudo
A pesquisa foi conduzida por astrônomos Universidade da California, Berkeleye a Universidade de Michigan Ann Arbor. Eles examinaram as emissões de rádio do planeta, que se originam abaixo da superfície, e descobriram distúrbios de longo prazo na distribuição do gás amônia.
O estudo foi publicado em 11 de agosto na revista Avanços da ciência.
Uma imagem de rádio de Saturno foi tirada com o VLA em maio de 2015, com emissões de rádio mais brilhantes de Saturno e seus anéis subtraídos para aumentar o contraste nas emissões de rádio mais fracas entre diferentes bandas latitudinais na atmosfera. Como a amônia bloqueia as ondas de rádio, as características brilhantes indicam regiões onde a amônia está esgotada e o VLA pode ver mais profundamente na atmosfera. A ampla faixa brilhante nas latitudes do norte é o resultado de uma tempestade de 2010 em Saturno, que aparentemente esgotou o gás amônia abaixo da nuvem gelada de amônia, que é o que vemos a olho nu. Crédito: RJ Salt and E.D. Butter
A natureza das mega tempestades
Tempestades gigantes ocorrem a cada 20 a 30 anos em Saturno e são semelhantes aos furacões na Terra, embora muito maiores. Mas, ao contrário dos furacões da Terra, ninguém sabe por que as grandes tempestades ocorrem na atmosfera de Saturno, que é principalmente hidrogênio e hélio com traços de metano, água e amônia.
“Entender os mecanismos das maiores tempestades do sistema solar coloca a teoria dos furacões em um contexto cósmico mais amplo, desafiando nosso conhecimento atual e ampliando os limites da meteorologia terrestre”, disse o principal autor Cheng Li, ex-bolsista da UCLA 51 Peg b. Berkeley, e agora é professor assistente na Universidade de Michigan.
exploração e ferramentas
Imke de Pater, professor emérito de astronomia e ciências da Terra e planetárias da UC Berkeley, estuda gigantes gasosos há mais de quatro décadas para entender melhor sua composição e o que os torna únicos, usando o Karl G. Jansky Very Large Array no Novo México para sondar as emissões de rádio das profundezas do planeta.
No campo visual, a atmosfera em faixas de Saturno parece mudar suavemente de uma cor para outra. Mas visto aqui na luz do rádio – os dados do VLA sobrepostos em uma imagem da Cassini de Saturno – a natureza distinta das bandas é clara. Os cientistas usaram dados do VLA para entender melhor a amônia na atmosfera do gigante gasoso e aprenderam que tempestades gigantes transportam amônia da atmosfera superior para a atmosfera inferior. Crédito: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF), I. de Pater e outros (UC Berkeley)
“Em comprimentos de onda de rádio, nós sondamos abaixo das camadas de nuvens visíveis em planetas gigantes. Como as reações químicas e a dinâmica alteram a composição da atmosfera de um planeta, as observações abaixo dessas camadas de nuvens são necessárias para restringir a composição da verdadeira atmosfera do planeta, que é uma chave parâmetro para modelos de formação de planetas.” “As observações de rádio ajudam a caracterizar processos dinâmicos, físicos e químicos, incluindo transferência de calor, formação de nuvens e convecção nas atmosferas de planetas gigantes, tanto em escala global quanto local”.
Resultados surpreendentes
Conforme relatado no novo estudo, o estudante de pós-graduação da UC Berkeley, Chris Moeckel, de Pater, encontrou algo surpreendente nas emissões de rádio do planeta: anomalias na concentração de amônia na atmosfera, que relacionaram a eventos anteriores de grandes tempestades no hemisfério norte. do planeta.
Efeito na concentração de amônia e diferenças atmosféricas
Segundo a equipe, a concentração de amônia é menor em altitudes médias, abaixo da camada superior da nuvem de amônia e gelo, mas torna-se enriquecida em altitudes mais baixas, 100 a 200 quilômetros mais fundo na atmosfera. Eles acreditam que a amônia é transportada da atmosfera superior para a atmosfera inferior por meio de processos de precipitação e reevaporação. Além disso, esse efeito pode durar centenas de anos.
Comparando Saturno e Júpiter
O estudo revelou ainda que, embora Saturno e Júpiter sejam feitos de gás hidrogênio, esses dois gigantes gasosos são marcadamente diferentes. Embora Júpiter tenha anomalias troposféricas, elas são limitadas por suas regiões (faixas brancas) e cinturões (faixas escuras) e não são causadas por tempestades como em Saturno. A diferença significativa entre gigantes gasosos vizinhos desafia a compreensão atual da formação de tempestades gigantes em gigantes gasosos e outros planetas. Também pode afetar como essas tempestades são encontradas e examinadas em exoplanetas no futuro.
Referência: “The Deep Long-Term Impact of Saturn’s Giant Storms” Por Cheng Li, Emke de Pater, Chris Moeckel, RJ Salt, Brian Butler, David de Boer e Zhiming Zhang, 11 de agosto de 2023, disponível aqui. Avanços da ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.adg9419
O National Radio Astronomy Observatory (NRAO) é uma instalação da National Science Foundation, operada sob um acordo cooperativo da Associated Universities Inc.
