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Uma corrente de jactos particularmente forte que atravessa o hemisfério norte de Saturno nesta imagem a cores-falsas obtida pela sonda Cassini.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/SSI
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Jactos turbulentos, regiões onde ventos sopram com mais força do que noutros lugares, agitam-se de Este para Oeste de Saturno. Os cientistas há muitos anos que tentam compreender o mecanismo que alimenta estas estruturas ondulatórias na atmosfera de Saturno e a fonte de energia dos jactos.
Num novo estudo publicado na edição de Junho da revista Icarus, os cientistas usaram imagens recolhidas ao longo de vários anos pela sonda Cassini da NASA para descobrir que o calor do planeta alimenta as correntes dos jactos. A condensação da água no aquecimento interno de Saturno conduz a diferenças de temperatura na atmosfera. As diferenças de temperatura criam turbilhões, ou perturbações de ar que se movem para trás e para a frente na mesma latitude, e esses redemoinhos, por sua vez, aceleram os jactos como engrenagens que conduzem uma correia transportadora.
Uma outra teoria tinha assumido que a energia para as diferenças de temperatura vem do Sol. É assim que funciona na atmosfera da Terra.
"Sabemos que as atmosferas de planetas como Saturno e Júpiter podem obter a sua energia a partir de apenas dois lugares: o Sol ou o aquecimento interno. O desafio foi imaginar maneiras de usar os dados para que possamos concluir qual a diferença," afirma Tony Del Genio do Instituto Goddard da NASA para Estudos Espaciais, em Nova Iorque, o autor principal do artigo e membro da equipa de imagem da Cassini.
O novo estudo foi possível em parte porque a Cassini está em órbita de Saturno há já tempo suficiente para obter o grande número de observações necessárias para discernir padrões subtis a emergirem das variações diárias no clima. "Entender o que impulsiona a meteorologia em Saturno e, em geral nos planetas gasosos, tem sido um dos nossos objectivos principais desde o início da missão Cassini," afirma Carolyn Porco, líder da equipa de imagem, com base no Instituto de Ciências Espaciais, em Boulder, no estado americano do Colorado. "É muito gratificante ver que estamos finalmente começando a entender os processos atmosféricos que tornam a Terra semelhante, e também diferente, dos outros planetas."
Ao invés de ter uma fina atmosfera e uma superfície sólida e líquida como a Terra, Saturno é um gigante gasoso cuja atmosfera profunda tem múltiplas camadas de nuvens e até altas latitudes. Uma série de jactos corta a face de Saturno visível ao olho humano e também a altitudes detectáveis pelos filtros infravermelhos das câmaras da Cassini. Enquanto a maioria sopra para Este, alguns sopram para Oeste. Correntes de jactos ocorrem em Saturno em locais onde a temperatura varia significativamente de uma latitude para outra.
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Esta figura examina um jacto particularmente forte e os redemoinhos que o conduzem através da atmosfera do hemisfério norte de Saturno.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/SSI
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Graças aos filtros das câmaras da Cassini, que podem ver radiação infravermelha reflectida para o espaço, os cientistas têm observado os processos de correntes de jactos em Saturno pela primeira vez a duas altitudes diferentes. Um dos pontos de vista filtrados mostra a parte superior da troposfera, uma camada alta da atmosfera onde a Cassini vê neblinas espessas a alta altitude e onde o aquecimento pelo Sol é forte. Imagens com outro filtro mostram zonas mais profundas, no topo das nuvens de amónia gelada, onde o calor do Sol é fraco mas mais perto do local onde o clima é originário. É aqui que a água se condensa e fabrica nuvens e chuva.
No novo estudo, que vem no seguimento de resultados publicados em 2007, os autores usaram software de seguimento automatizado de nuvens para analisar os movimentos e velocidades de nuvens vistas em centenas de imagens da Cassini a partir de 2005 até 2012.
"Com o nosso melhorado algoritmo de seguimento, fomos capazes de extrair quase 120.000 vectores de vento a partir de 560 imagens, dando-nos uma visão sem precedentes do fluxo de vento de Saturno a duas altitudes independentes numa escala global," afirma o co-autor do estudo e associado da equipa de imagem John Barbara, também do Instituto Goddard para Estudos Espaciais. Os achados da equipa providenciam um teste observacional para os modelos existentes que os cientistas usam para estudar os mecanismos que alimentam as correntes de jactos.
Ao ver pela primeira vez como estes redemoinhos aceleram as correntes de jactos a duas altitudes diferentes, os cientistas descobriram que eram mais fracos a maiores altitudes onde os investigadores anteriores haviam encontrado que a maioria do aquecimento do Sol ocorre. Os vórtices são mais fortes a maiores profundidades. Assim, os autores puderam descontar o aquecimento do Sol e inferir que o calor interno do planeta, em última análise, conduz a aceleração das correntes dos jactos, não o Sol. O mecanismo que melhor corresponde às observações envolve o calor interno do planeta, que agita o vapor de água no interior de Saturno. Esse vapor de água condensa em vários lugares à medida que os gases atmosféricos aumentam e libertam calor à medida que produz também nuvens e chuva. Este calor fornece a energia para criar os redemoinhos que conduzem as correntes de jactos.
A condensação da água não foi observada; a maioria dos processos ocorre a altitudes mais baixas não visíveis pela Cassini. Mas a condensação em tempestades a latitudes médias tanto acontece em Saturno como na Terra. As tempestades na Terra - o centro de baixas e altas pressões em mapas meteorológicos - são conduzidas principalmente pelo aquecimento do Sol e não ocorrem principalmente devido à condensação da água, afirma Del Genio. Em Saturno, o aquecimento da condensação é o impulsionador principal das tempestades, e o aquecimento pelo Sol não é importante.
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Saturno:
Solarviews
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Cassini:
Página oficial (NASA)
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