Os astrónomos descobriram uma ligação entre a abundância variável das nuvens de Neptuno e o ciclo solar de 11 anos, em que o aumento e a diminuição dos campos magnéticos emaranhados do Sol impulsionam a atividade solar.

Esta descoberta baseia-se em três décadas de observações de Neptuno obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA e pelo Observatório W. M. Keck no Hawaii, bem como em dados do Observatório Lick no estado norte-americano da Califórnia.

A ligação entre Neptuno e a atividade solar é surpreendente para os cientistas planetários porque Neptuno é o planeta gigante mais distante no nosso Sistema Solar e recebe cerca de 0,1% da intensidade solar que a Terra recebe. No entanto, o clima global nublado de Neptuno parece ser impulsionado pela atividade solar e não pelas quatro estações do planeta, que duram aproximadamente 40 anos cada uma.

Atualmente, a cobertura de nuvens observada em Neptuno é extremamente baixa, com exceção de algumas nuvens que pairam sobre o polo sul do planeta gigante. Uma equipa de astrónomos liderada pela Universidade da Califórnia, Berkeley, descobriu que a abundância de nuvens normalmente observada nas latitudes médias do gigante gelado começou a desaparecer em 2019.

"Fiquei surpreendido com a rapidez com que as nuvens desapareceram em Neptuno", disse Imke de Pater, professora de astronomia na UC Berkeley e autora sénior do estudo. "Vimos essencialmente a atividade das nuvens cair em poucos meses", disse ela.

"Mesmo agora, quatro anos depois, as imagens mais recentes que obtivemos em junho passado ainda mostram que as nuvens não voltaram aos seus níveis anteriores", disse Erandi Chavez, estudante no Centro para Astrofísica | Harvard-Smithsonian em Cambridge, no estado norte-americano de Massachusetts, que liderou o estudo quando era estudante de astronomia na Universidade da Califórnia em Berkeley. "Isto é extremamente excitante e inesperado, especialmente porque o período anterior de baixa atividade das nuvens de Neptuno não foi tão dramático e prolongado."

Para monitorizar a evolução da aparência de Neptuno, Chavez e a sua equipa analisaram imagens do Observatório Keck tiradas de 2002 a 2022, observações de arquivo do Telescópio Espacial Hubble com início em 1994 e dados do Observatório Lick na Califórnia de 2018 a 2019.

Nos últimos anos, as observações do Keck foram complementadas por imagens tiradas como parte do seu programa Twilight Zone e pelo programa OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) do Hubble.

As imagens revelam um padrão intrigante entre as mudanças sazonais na cobertura de nuvens de Neptuno e o ciclo solar - o período em que o campo magnético do Sol muda de 11 em 11 anos, tornando-se mais emaranhado como um novelo de lã. Isto é evidente no número crescente de manchas solares e no aumento da atividade das erupções solares. À medida que o ciclo progride, o comportamento tempestuoso do Sol atinge o seu máximo, até que o campo magnético se afunda e inverte a polaridade. Em seguida, o Sol volta a estabilizar-se num mínimo, apenas para iniciar outro ciclo.

Esta sequência de imagens do Telescópio Espacial Hubble regista o aumento e a diminuição da quantidade de nuvens em Neptuno. Este conjunto de observações de quase 30 anos mostra que o número de nuvens cresce a seguir a um pico do ciclo solar - em que o nível de atividade do Sol aumenta e diminui ritmicamente ao longo de um período de 11 anos. O nível de radiação ultravioleta do Sol é representado no eixo vertical. O ciclo de 11 anos é representado ao longo da parte inferior, de 1994 a 2022. As observações do Hubble, na parte superior, mostram claramente uma correlação entre a abundância de nuvens e o pico de atividade solar. As mudanças químicas são causadas pela fotoquímica, que ocorre no alto da atmosfera superior de Netuno e leva tempo para formar nuvens. Crédito: NASA, ESA, LASP, Erandi Chavez (UC Berkeley), Imke de Pater (UC Berkeley)

Quando há tempestades no Sol, a radiação ultravioleta (UV) mais intensa inunda o Sistema Solar. A equipa descobriu que dois anos após o pico do ciclo solar, um número crescente de nuvens aparece em Neptuno. A equipa encontrou ainda uma correlação positiva entre o número de nuvens e o brilho do gigante gelado a partir da luz solar que é nele refletida.

"Estes dados notáveis dão-nos a evidência mais forte até agora de que a cobertura de nuvens de Neptuno está correlacionada com o ciclo do Sol", disse de Pater. "Os nossos resultados apoiam a teoria de que os raios UV do Sol, quando suficientemente fortes, podem estar a desencadear uma reação fotoquímica que produz as nuvens de Neptuno."

Os cientistas descobriram a ligação entre o ciclo solar e o padrão climático nublado de Neptuno ao analisarem 2,5 ciclos de atividade de nuvens registados ao longo dos 29 anos de observações neptunianas. Durante este período, a refletividade do planeta aumentou em 2002 e diminuiu em 2007. Neptuno voltou a aumentar de brilho em 2015, escurecendo depois em 2020 para o nível mais baixo alguma vez observado, altura em que a maioria das nuvens desapareceu.

As mudanças no brilho de Neptuno provocadas pelo Sol parecem subir e descer relativamente em sincronia com o ir e vir das nuvens no planeta. No entanto, há um desfasamento de dois anos entre o pico do ciclo solar e a abundância de nuvens observadas em Neptuno. As alterações químicas são causadas pela fotoquímica, que ocorre no alto da atmosfera superior de Neptuno e leva tempo a formar nuvens.

"É fascinante poder usar telescópios na Terra para estudar o clima de um mundo a mais de 4 mil milhões de quilómetros de distância de nós", disse Carlos Alvarez, astrónomo do Observatório Keck e coautor do estudo. "Os avanços na tecnologia e nas observações permitiram-nos restringir os modelos atmosféricos de Neptuno, que são fundamentais para compreender a correlação entre o clima do gigante gelado e o ciclo solar."

No entanto, é necessário mais trabalho. Por exemplo, embora um aumento da luz solar UV possa produzir mais nuvens e neblinas, pode também escurecê-las, reduzindo assim o brilho global de Neptuno. As tempestades em Neptuno que se erguem da atmosfera profunda afetam a cobertura de nuvens, mas não estão relacionadas com as nuvens produzidas fotoquimicamente, pelo que podem complicar os estudos de correlação com o ciclo solar. Também são necessárias observações contínuas de Neptuno para ver quanto tempo durará a atual quase ausência de nuvens.

A equipa de investigação continua a rastrear a atividade das nuvens de Neptuno. "Vimos mais nuvens nas imagens mais recentes do Keck que foram obtidas durante a mesma altura em que o Telescópio Espacial James Webb da NASA observou o planeta; estas nuvens foram vistas em particular nas latitudes norte e a grandes altitudes, como esperado pelo aumento observado no fluxo solar UV nos últimos 2 anos," disse de Pater.

Os dados combinados do Hubble, do Telescópio Espacial Webb, do Observatório Keck e do Observatório Lick permitirão novas investigações sobre a física e a química que conduzem ao aspeto dinâmico de Neptuno, o que por sua vez poderá ajudar a aprofundar a compreensão dos astrónomos não só de Neptuno, mas também dos exoplanetas, uma vez que se pensa que muitos dos planetas para lá do nosso Sistema Solar tenham qualidades semelhantes às de Neptuno.

// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Observatório W. M. Keck (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Icarus)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Notícias relacionadas:
SPACE.com
Science Alert
PHYSORG
New Scientist
Inverse
Forbes
SIC Notícias
ZAP.aeiou

Neptuno:
NASA
CCVAlg - Astronomia
The Nine Planets
Wikipedia

Ciclo solar:
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
Hubblesite
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Programa OPAL

Observatório W. M. Keck:
Página principal
Wikipedia

Observatório Lick:
Página oficial
Wikipedia