Cientistas descobriram tempestades megagrandes de longa duração em Saturno, semelhantes à Grande Mancha Vermelha de Júpiter, através do estudo de emissões de rádio e perturbações de gás amônia. A pesquisa revela diferenças atmosféricas significativas entre os dois gigantes gasosos e desafia a compreensão atual das megatempestades, oferecendo novas perspectivas que podem afetar estudos futuros sobre exoplanetas.

A Grande Mancha Vermelha e Novas Descobertas em Saturno

A maior tempestade do sistema solar, um anticiclone com 10.000 milhas de largura conhecido como a Grande Mancha Vermelha, tem adornado a superfície de Júpiter por centenas de anos.

Um novo estudo revelou que Saturno, embora mais discreto em aparência em comparação com a imagem colorida de Júpiter, também possui tempestades megagrandes de longa duração. Essas tempestades têm impactos profundos na atmosfera que persistem por séculos.

Metodologia do Estudo

A pesquisa foi realizada por astrônomos da Universidade da Califórnia, Berkeley, e da Universidade de Michigan, Ann Arbor. Eles examinaram as emissões de rádio do planeta, originadas de abaixo da superfície, e descobriram perturbações de longo prazo na distribuição de gás amônia.

O estudo foi publicado em 11 de agosto no periódico Science Advances.

Natureza das Megatempestades

As megatempestades ocorrem aproximadamente a cada 20 a 30 anos em Saturno e são semelhantes a furacões na Terra, embora significativamente maiores. Mas, ao contrário dos furacões da Terra, ninguém sabe o que causa as megatempestades na atmosfera de Saturno, que é composta principalmente de hidrogênio e hélio, com traços de metano, água e amônia.

"Compreender 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 autor principal Cheng Li, ex-bolsista 51 Peg b da UC Berkeley, que agora é professor assistente na Universidade de Michigan.

Exploração e Ferramentas

Imke de Pater, professora emérita de astronomia e ciências planetárias da UC Berkeley, estuda gigantes gasosos há mais de quatro décadas para entender melhor sua composição e o que os torna únicos, utilizando o Karl G. Jansky Very Large Array no Novo México para investigar as emissões de rádio do interior do planeta.

"Em comprimentos de onda de rádio, sondamos abaixo das camadas visíveis de nuvens em planetas gigantes. Como reações químicas e dinâmicas alteram a composição da atmosfera de um planeta, observações abaixo dessas camadas de nuvens são necessárias para delimitar a verdadeira composição atmosférica do planeta, um parâmetro-chave para os modelos de formação de planetas", disse ela. "Observações de rádio ajudam a caracterizar processos dinâmicos, físicos e químicos, incluindo transporte de calor, formação de nuvens e convecção nas atmosferas de gigantes gasosos em escalas globais e locais".

Descobertas Surpreendentes

Conforme relatado no novo estudo, de Pater, Li e o estudante de pós-graduação da UC Berkeley, Chris Moeckel, encontraram algo surpreendente nas emissões de rádio do planeta: anomalias na concentração de gás amônia na atmosfera, que eles conectaram às ocorrências passadas de megatempestades no hemisfério norte do planeta.

Impacto na Concentração de Amônia e Diferenças Atmosféricas

De acordo com a equipe, a concentração de amônia é menor em altitudes médias, logo abaixo da camada superior de nuvens de gelo de amônia, mas torna-se enriquecida em altitudes mais baixas, 100 a 200 quilômetros mais profundamente na atmosfera. Eles acreditam que a amônia está sendo transportada da atmosfera superior para a inferior por meio dos processos de precipitação e reevaporação. Além disso, esse efeito pode durar centenas de anos.

Comparando Saturno e Júpiter

O estudo também revelou que, embora Saturno e Júpiter sejam compostos de gás hidrogênio, os dois gigantes gasosos são notavelmente diferentes. Enquanto Júpiter possui anomalias troposféricas, elas estão relacionadas a suas zonas (bandas esbranquiçadas) e cinturões (bandas mais escuras) e não são causadas por tempestades como em Saturno. A considerável diferença entre esses gigantes gasosos vizinhos desafia a compreensão atual sobre a formação de megatempestades em gigantes gasosos e outros planetas. Isso também pode influenciar como essas tempestades são encontradas e examinadas em exoplanetas no futuro.

Referência: "Long-lasting, deep effect of Saturn’s giant storms" por Cheng Li, Imke de Pater, Chris Moeckel, R. J. Sault, Bryan Butler, David deBoer e Zhimeng Zhang, 11 de agosto de 2023, Science Advances.

DOI: 10.1126/sciadv.adg9419

O Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) é uma instalação da National Science Foundation, operada por meio de acordo cooperativo pela Associated Universities Inc.