O planeta gigante gelado Úrano, que viaja à volta do Sol de lado, é um mundo estranho e misterioso. Agora, num estudo sem precedentes que se estende por duas décadas, investigadores que utilizam o Telescópio Espacial Hubble da NASA descobriram novas informações sobre a composição e dinâmica atmosférica do planeta. Isto só foi possível graças à alta resolução do Hubble, às suas capacidades espetrais e à sua longevidade.

Os resultados da equipa vão ajudar os astrónomos a melhor compreender como a atmosfera de Úrano funciona e como reage às mudanças da luz solar. Estas observações de longo prazo fornecem dados valiosos para a compreensão da dinâmica atmosférica deste distante gigante gelado, que pode servir como um representante para o estudo de exoplanetas de tamanho e composição semelhantes.

Quando a Voyager 2 passou por Úrano em 1986, tirou uma fotografia em grande plano do planeta. O que viu assemelhava-se a uma bola de bilhar azul-esverdeada com poucas características. Em comparação, o Hubble registou uma história de 20 anos de mudanças sazonais, de 2002 a 2022. Durante esse período, uma equipa liderada por Erich Karkoschka, da Universidade do Arizona, EUA, e Larry Sromovsky e Pat Fry, da Universidade de Wisconsin, EUA, utilizou o mesmo instrumento do Hubble, o STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph), para traçar um quadro preciso da estrutura atmosférica de Úrano.

A atmosfera de Úrano é constituída principalmente por hidrogénio e hélio, com uma pequena quantidade de metano e vestígios de água e amoníaco. O metano dá a Úrano a sua cor ciano, absorvendo os comprimentos de onda vermelhos da luz solar.

A equipa do Hubble observou Úrano quatro vezes no período de 20 anos: em 2002, 2012, 2015 e 2022. Descobriram que, ao contrário do que acontece nos gigantes gasosos Saturno e Júpiter, o metano não está uniformemente distribuído por Úrano. Em vez disso, está fortemente empobrecido perto dos polos. Este empobrecimento manteve-se relativamente constante ao longo das duas décadas. No entanto, a estrutura aerossol e da neblina mudou drasticamente, aumentando significativamente o brilho na região polar norte à medida que o planeta se aproxima do solstício de verão em 2030.

Úrano demora um pouco mais de 84 anos terrestres a completar uma única órbita em torno do Sol. Assim, ao longo de duas décadas, a equipa do Hubble só viu sobretudo a primavera setentrional, à medida que o Sol deixa de brilhar diretamente sobre o equador de Úrano para brilhar quase diretamente sobre o seu polo norte em 2030. As observações do Hubble sugerem padrões complexos de circulação atmosférica em Úrano durante este período. Os dados mais sensíveis à distribuição do metano indicam uma descida nas regiões polares e uma subida noutras regiões.

A equipa analisou os seus resultados de várias formas. As colunas da imagem mostram a mudança de Úrano durante os quatro anos em que o STIS observou Úrano ao longo do período de 20 anos. Durante esse período de tempo, os investigadores observaram as estações de Úrano, à medida que a região polar sul (à esquerda) escurecia ao entrar na sombra do inverno, ao passo que a região polar norte (à direita) aumentava de brilho à medida que começava a ser vista mais diretamente com o aproximar do verão.

A linha superior, no visível, mostra como a cor de Úrano aparece ao olho humano, mesmo através de um telescópio amador.

Na segunda linha, a imagem do planeta, a cores falsas, é constituída a partir de observações no visível e no infravermelho próximo. A cor e o brilho correspondem às quantidades de metano e de aerossóis. Ambas as quantidades não podiam ser distinguidas antes de o STIS do Hubble ter sido apontado pela primeira vez para Úrano em 2002. Geralmente, as áreas verdes indicam menos metano do que as áreas azuis, e as áreas vermelhas não mostram metano. As áreas vermelhas estão no limbo, onde a estratosfera de Úrano é quase completamente desprovida de metano.

As duas linhas inferiores mostram a estrutura de latitude dos aerossóis e do metano inferida a partir de 1000 comprimentos de onda (cores) diferentes, do visível ao infravermelho próximo. Na terceira linha, as áreas claras indicam condições mais nubladas, enquanto as áreas escuras representam condições mais limpas. Na quarta linha, as áreas claras indicam metano empobrecido, enquanto as áreas escuras mostram a quantidade total de metano.

Nas latitudes médias e baixas, os aerossóis e o empobrecimento de metano têm a sua própria estrutura latitudinal que, na sua maioria, não se alterou muito ao longo das duas décadas de observação. No entanto, nas regiões polares, os aerossóis e o empobrecimento de metano comportam-se de forma muito diferente.

Na terceira linha, os aerossóis perto do polo norte apresentam um aumento dramático, aparecendo muito escuros durante o início da primavera setentrional, tornando-se muito brilhantes nos últimos anos. Os aerossóis também parecem desaparecer no limbo esquerdo à medida que a radiação solar diminui. Esta é uma evidência de que a radiação solar altera a névoa de aerossóis na atmosfera de Úrano. Por outro lado, o empobrecimento de metano parece manter-se bastante elevado em ambas as regiões polares durante todo o período de observação.

Os astrónomos vão continuar a observar Úrano à medida que o planeta se aproxima do verão setentrional.

// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)

Quer saber mais?

Úrano:
CCVAlg - Astronomia
NASA
Wikipedia
Atmosfera de Úrano (Wikipedia)

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
Hubblesite
STScI
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Arquivo de Ciências do eHST
Wikipedia