A atmosfera superior de Urano vem esfriando há décadas – e agora os cientistas mostraram por quê.
Observações da Terra mostraram que a atmosfera superior de Urano está esfriando há décadas, sem uma explicação clara.
Agora, uma equipe liderada por cientistas do Imperial College London determinou que mudanças imprevisíveis de longo prazo no vento solar – o fluxo de partículas e energia proveniente do Sol – estão por trás da queda.
Isto… é diferente do que vimos em qualquer outro planeta do nosso Sistema Solar. Dr. Adam Masters
A equipe prevê que a atmosfera superior de Urano deverá continuar a esfriar ou reverter a tendência e tornar-se mais quente novamente, dependendo de como o vento solar mudar nos próximos anos.
O pesquisador principal, Adam Masters, do Departamento de Física do Imperial, disse: “Este controle aparentemente muito forte da atmosfera superior de Urano pelo vento solar é diferente do que vimos em qualquer outro planeta do nosso Sistema Solar.
“Isso significa que os planetas fora do Sistema Solar podem estar na mesma situação. Estas informações poderiam, portanto, ajudar os investigadores a investigar exoplanetas, lançando luz sobre os tipos de sinais que podem ser detectados vindos de planetas semelhantes em torno de estrelas distantes.”
A pesquisa foi publicada hoje na revista Cartas de Pesquisa Geofísica.
Um mistério legal
A última e única nave espacial a passar por Urano foi a Voyager 2 em 1986, a caminho da saída do Sistema Solar. Foi capaz de medir a temperatura da parte superior da atmosfera de Urano, chamada termosfera.
Desde então, os telescópios baseados na Terra têm sido capazes de medir regularmente a temperatura da termosfera de Urano – e, nesse período, a sua temperatura global caiu aproximadamente para metade.
A Terra também tem uma termosfera, mas não sofreu a mesma mudança dramática de temperatura global, nem quaisquer outros planetas do Sistema Solar com termosferas monitorizadas.
Os cientistas questionaram-se se isso poderia ser devido ao “ciclo solar” de 11 anos de actividade das manchas solares, mas após 30 anos de recolha de dados, nenhum padrão foi detectado, excepto o declínio constante. Um simples efeito sazonal também foi descartado, uma vez que o equinócio de Urano chegou e passou em 2007.
O mistério foi finalmente resolvido quando os autores do artigo, que então trabalhavam em áreas ligeiramente diferentes, se reuniram numa conferência. Eles perceberam que a explicação poderia estar relacionada às mudanças graduais nas propriedades do vento solar no mesmo período de tempo.
Mudando influências
Na termosfera da Terra, a temperatura é predominantemente controlada pela luz solar – com os fótons (partículas de luz) trazendo energia e causando certas reações. A intensidade desses fótons vindos do Sol aumenta e diminui com o ciclo solar de 11 anos.
No entanto, o vento solar que flui do Sol para o espaço também tem mudado de uma forma diferente, ao longo de uma escala de tempo mais longa. A pressão externa média anual do vento solar tem caído lenta mas significativamente desde cerca de 1990, embora mostrando pouca correlação com o ciclo de 11 anos. Este declínio, no entanto, reflete de perto o declínio da temperatura da termosfera de Urano.
Isto sugeriu à equipe que a temperatura da termosfera de Urano não é controlada por fótons, como a da Terra. Em vez disso, parece que o declínio da pressão do vento solar tem feito com que o tamanho típico da “bolha” magnética protetora de Urano se torne maior.
Como esta bolha, conhecida como magnetosfera, é um obstáculo para que o vento solar chegue à superfície do planeta, uma bolha maior significa um obstáculo maior. Isto impulsiona o fluxo de energia através do espaço em torno de Urano, atingindo finalmente a termosfera do planeta e parecendo controlar fortemente a sua temperatura geral.
O resultado sugere que para os planetas mais próximos da sua estrela-mãe – tal como a Terra está do Sol – a sua termosfera é controlada pela luz estelar. Mas para planetas mais distantes, que podem ter magnetosferas muito maiores, a energia incidente do vento estelar pode ser um fator muito mais forte.
Para Urano – e além
O Dr. Masters faz parte de uma equipe internacional que define os objetivos científicos para uma futura missão da NASA a Urano, com lançamento planejado para a década de 2030. O resfriamento da termosfera de Urano era um mistério a ser resolvido, mas com pouca ideia da possível causa, foi complicado chegar a uma teoria que a missão pudesse testar.
Isso agora mudou, com esta descoberta prevendo como a termosfera de Urano deve continuar a evoluir e revisando este futuro objetivo científico de missão para se concentrar em como a energia eólica solar realmente entra na magnetosfera incomum de Urano. A equipa também está interessada em saber se existe uma situação semelhante em Neptuno, que também não é visitada desde a Voyager na década de 1980.
Entretanto, a descoberta pode ajudar na caracterização de exoplanetas. Onde quer que a situação seja semelhante à de Urano, as emissões da atmosfera superior do exoplaneta – incluindo as auroras – deverão ser altamente sensíveis à forma como o vento estelar incidente está a evoluir. A equipe sugere que os observadores deveriam se concentrar mais em exoplanetas mais distantes de sua estrela-mãe e/ou em sistemas com fortes ventos estelares, onde as emissões podem ter sido subestimadas até agora.
Masters explicou: “Esta forte interação estrela-planeta em Urano pode ter implicações para estabelecer se diferentes exoplanetas geram fortes campos magnéticos nos seus interiores – um fator importante na procura de mundos habitáveis fora do nosso Sistema Solar.”
No entanto, o mistério da razão pela qual o próprio vento solar está a mudar, com a pressão a diminuir ao longo de décadas, é uma questão para outros cientistas.
‘A energia eólica solar provavelmente governa a temperatura da termosfera de Urano’ por A. Masters, JR Szalay, S. Zomerdijk-Russell e MM Kao é publicado em Cartas de Pesquisa Geofísica.
