Um novo estudo baseado em dados da missão Cassini está revelando algo surpreendente na atmosfera de Saturno. Sabemos da tempestade no pólo norte da gigante de gás há décadas, mas agora parece que essa enorme tempestade hexagonal pode ser um gigante imenso com centenas de quilômetros de altura que tem sua base profundamente na atmosfera de Saturno.
Quando a Cassini chegou a Saturno em 2004, era verão no hemisfério sul, e a sonda encontrou um vórtice polar no polo sul. Eventualmente, o verão chegou ao hemisfério norte e eles testemunharam a formação da tempestade no Polo Norte. Isso só confirmou o que sabemos desde os anos 1980, quando a missão Voyager estudou Saturno e encontrou uma tempestade de verão no Pólo Norte de Saturno.
"Embora esperássemos ver algum tipo de vórtice no pólo norte de Saturno, à medida que esquentava, sua forma é realmente surpreendente". - Leigh Fletcher, Universidade de Leicester, Reino Unido, principal autor.
Mas essa tempestade do norte tem uma forma hexagonal e não redonda, e compartilha a mesma forma hexagonal da tempestade mais profunda na atmosfera de Saturno, encontrada pela primeira vez pela Voyager. A questão é: estamos vendo um monstro imponente de tempestade? Ou duas tempestades separadas, ambas formando uma forma hexagonal?
"As bordas desse vórtice recém-encontrado parecem hexagonais, combinando precisamente com um padrão de nuvens hexagonais famoso e bizarro que vemos mais profundamente na atmosfera de Saturno", diz Leigh Fletcher, da Universidade de Leicester, Reino Unido, principal autor do novo estudo.
Este vídeo mostra o padrão hexagonal de nuvens no fundo da atmosfera de Saturno que foi descoberto pela Voyager pela primeira vez.
Os cientistas envolvidos com a missão Cassini esperavam ver uma tempestade no pólo norte quando o verão de Saturno chegou, mas ficaram surpresos com a forma. "Ou um hexágono gerou espontânea e identicamente em duas altitudes diferentes, uma mais baixa nas nuvens e outra na estratosfera, ou o hexágono é de fato uma estrutura imponente que abrange uma faixa vertical de várias centenas de quilômetros", disse Fletcher.
No centro deste novo estudo está o Espectrômetro Infravermelho Composto (CIRS) da Cassini. O CIRS capturou esses dados entre 2010 e 2017 e mostra o aquecimento da estratosfera de Saturno a partir de uma alta inclinação orbital. A imagem composta abaixo mostra o aquecimento gradual da estratosfera de Saturno e a formação gradual da tempestade hexagonal.
No início da missão da Cassini, a atmosfera superior era simplesmente fria demais para o CIRS ver. A estratosfera era de cerca de -158 graus Celsius, 20 graus a mais do que o instrumento. Mas o ano de Saturno dura cerca de 30 anos e, em 2009, a região polar norte começou a esquentar. Por volta de 2014, o instrumento CIRS da Cassini conseguiu estudar a atmosfera superior.
“Um ano saturniano abrange aproximadamente 30 anos terrestres, então os invernos são longos. Saturno só começou a emergir das profundezas do inverno do norte em 2009 e gradualmente se aqueceu à medida que o hemisfério norte se aproximava do verão. ” - coautora do estudo Sandrine Guerlet, Laboratoire de Météorologie Dynamique, France.
"Conseguimos usar o instrumento CIRS para explorar a estratosfera norte pela primeira vez, a partir de 2014", disse Guerlet. "À medida que o vórtice polar se tornava cada vez mais visível, percebemos que tinha bordas hexagonais e percebemos que estávamos vendo o hexágono pré-existente em altitudes muito mais altas do que se pensava anteriormente."
O estudo indica que as regiões polares de Saturno são muito diferentes umas das outras. Quando a Cassini observou a região sul durante o verão, no início de sua missão, não havia um padrão hexagonal de tempestade. A tempestade do norte também é mais fria, menos madura e sua dinâmica é completamente diferente. Por enquanto, os cientistas podem apenas adivinhar por que isso acontece.
"Isso pode significar que há uma assimetria fundamental entre os pólos de Saturno que ainda precisamos entender, ou pode significar que o vórtice polar norte ainda estava se desenvolvendo em nossas últimas observações e continuava assim após o desaparecimento de Cassini", disse Fletcher. A missão da Cassini terminou em sua "Grande Final" em setembro de 2017, quando a nave espacial foi deliberadamente enviada, mergulhando na atmosfera de Saturno para ser destruída.
Os cientistas estudam os padrões climáticos de Saturno há muito tempo e sabem há muito tempo que as espessas camadas de nuvens do planeta hospedam a maior parte do tempo. As características polares do norte foram identificadas pela primeira vez pela Voyager nos anos 80, e sabemos que o hexágono polar no norte é uma característica de longa duração. Os cientistas acham que o recurso pode estar ligado à rotação do próprio planeta, assim como a corrente de jato aqui na Terra.
É claro que temos muito a aprender sobre a atmosfera de Saturno. É improvável que a tempestade hexagonal na estratosfera e a tempestade hexagonal mais profunda na atmosfera sejam a mesma tempestade. O vento muda muito através das camadas da atmosfera. Mas eles poderiam estar conectados de outra maneira. Depois de investigar as propriedades atmosféricas na região norte, Fletcher e colegas determinaram que ondas como o hexágono não deveriam se propagar para cima e deveriam permanecer presas no topo das nuvens. Isto é através de um processo chamado evanescência. "Uma maneira pela qual a 'informação' da onda pode vazar para cima é através de um processo chamado evanescência, onde a força de uma onda decai com a altura, mas é suficientemente forte para continuar persistindo na estratosfera", explica Fletcher.
O quadro geral deste estudo é a questão contínua de como a energia é transportada através de diferentes camadas da atmosfera, algo que ainda estamos trabalhando para entender aqui na Terra. Se pudermos entender como e por que o vórtice polar norte de Saturno tem uma forma hexagonal, ele esclarecerá como os fenômenos mais profundos em uma atmosfera podem influenciar o ambiente lá em cima.
"O hexágono norte de Saturno é uma característica icônica de um dos membros mais carismáticos do Sistema Solar, portanto, descobrir que ainda mantém grandes mistérios é muito emocionante" - Nicolas Altobelli, cientista de projeto da ESA para a missão Cassini-Huygens.
A missão Cassini ainda está nos mostrando coisas sobre Saturno, mesmo agora que acabou. Quanto à equipe por trás deste estudo, é agridoce descobrir o hexágono norte quase um ano após o término da Cassini. Fletcher diz: “Simplesmente precisamos saber mais. É muito frustrante termos descoberto esse hexágono estratosférico no final da vida útil da Cassini. "
