Os cientistas podem finalmente saber por que Júpiter e Saturno têm padrões climáticos muito diferentes nos seus pólos, apesar de terem tamanhos e composições semelhantes. A descoberta pode ajudar os investigadores a investigar profundamente o interior destes gigantescos planetas gasosos.
Observações dos dois sistema solar gigantes gasosos revelaram que JúpiterO pólo norte abriga um vórtice polar central cercado por oito vórtices menores, enquanto Saturno tem um único redemoinho atmosférico estranhamente hexagonal e massivo sobre seu pólo norte.
“Nosso estudo mostra que, dependendo das propriedades internas e da suavidade do fundo do vórtice, isso influenciará o tipo de padrão de fluido que você observa na superfície, disse Wanying Kang, membro da equipe de pesquisa, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). disse em um comunicado. “Não creio que alguém tenha feito esta ligação entre o padrão dos fluidos da superfície e as propriedades interiores destes planetas. Um cenário possível poderia ser que Saturno tenha um fundo mais duro do que Júpiter.”
Mais suave que Saturno?
Kang e seus colegas foram inspirados a realizar suas simulações depois de verem imagens de Júpiter capturadas pelo Nave espacial Juno, que orbita o maior planeta do sistema solar desde 2016, e por imagens de Saturno entregues por Cassini mais de 13 anos de observações antes de ser deliberadamente mergulhado no planeta anelado no final da sua missão em 2017.
As imagens da Juno revelaram a imensa escala das tempestades polares de Júpiter, que têm cerca de 4.800 quilómetros de largura. Para contextualizar, isso é cerca de metade da largura da Terra. As observações de Saturno pela Cassini, entretanto, mostraram que o seu vórtice hexagonal único tem uma largura impressionante de 29.000 quilómetros.
Os astrônomos não sabem ao certo por que existe tal discrepância de tamanho entre os vórtices dos dois planetas. “As pessoas passaram muito tempo decifrando as diferenças entre Júpiter e Saturno”, disse o líder da equipe e cientista do MIT, Jiaru Shi. “Os planetas têm aproximadamente o mesmo tamanho e são compostos maioritariamente por hidrogénio e hélio. Não está claro porque é que os seus vórtices polares são tão diferentes.”
Para responder a esta questão, a equipa desenvolveu um modelo 2D de como os vórtices nos pólos de gigantes gasosos como Saturno e Júpiter evoluiriam ao longo do tempo, aplicando-o a uma série de cenários diferentes. Isto incluiu alterações nas características, como o tamanho dos planetas, a velocidade da sua rotação, o seu aquecimento interno e a dureza do fluido rotativo dentro dos seus vórtices.
Depois de garantir que o fluido nestes vórtices fluía em padrões aleatórios, os cientistas estavam prontos para determinar como o fluido evoluía sob condições específicas. Isso levou à descoberta de que um único mecanismo poderia determinar se um único vórtice ou vários vórtices se desenvolveriam; quanto mais macio for o gás girando na parte inferior do vórtice, menor será o vórtice. Isso permite a formação de múltiplos vórtices, tal como se vê nos pólos de Júpiter.
Se a equipe estiver certa, isso implica que Júpiter consiste em um gás mais macio e, portanto, mais leve, enquanto Saturno parece ser composto de material gasoso mais pesado.
“O que vemos da superfície, o padrão fluido em Júpiter e Saturno, pode nos dizer algo sobre o interior, como o quão macio é o fundo, e isso é importante porque talvez abaixo da superfície de Saturno, o interior seja mais enriquecido com metal e tenha mais material condensável, o que lhe permite fornecer uma estratificação mais forte do que Júpiter”, concluiu Shi. “Isso aumentaria a nossa compreensão desses gigantes gasosos.”
A pesquisa da equipe foi aceita para publicação na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
