A Universidade de Houston descobre um enorme desequilíbrio energético em Saturno que desafia a ciência

Cientistas da Universidade de Houston descobriram um grande desequilíbrio energético no planeta Saturno que desafia os modelos climáticos conhecidos dos gigantes gasosos.

Desequilíbrio energético em Saturno.
Desequilíbrio energético em Saturno. Crédito: NASA/JPL

Uma descoberta inovadora de investigadores da Universidade de Houston (UH), publicada na revista científica Nature Communications, revelou um enorme desequilíbrio energético em Saturno, pondo em causa o que se sabe sobre a ciência e a evolução planetárias e desafiando os modelos climáticos existentes para os gigantes gasosos do sistema solar.

"Isto não só nos dá novas informações sobre a formação e evolução dos planetas, mas também muda a forma como devemos pensar sobre a ciência planetária e atmosférica".

"Esta é a primeira vez que se observa um desequilíbrio energético global à escala sazonal num gigante gasoso", disse Liming Li, professor de física na Faculdade de Ciências Naturais e Matemática da UH.

Descoberta em Saturno desafia a ciência planetária e atmosférica

Usando dados da missão da nave espacial Cassini, Xinyue Wang, um estudante de doutoramento do terceiro ano no Departamento de Ciências da Terra e Atmosféricas do NSM, descobriu um desequilíbrio energético sazonal significativo e previamente desconhecido em Saturno.

"Todos os planetas recebem energia do Sol sob a forma de radiação solar e perdem-na através da emissão de radiação térmica", disse Wang. "Mas Saturno, tal como outros gigantes gasosos, tem outra entrada de energia sob a forma de calor interno profundo que influencia a sua estrutura térmica e o seu clima".

O desequilíbrio deve-se à grande excentricidade orbital de Saturno, que varia quase 20% entre o afélio e o periélio. É por isso que as estações em Saturno duram vários anos.

O desequilíbrio deve-se à grande excentricidade orbital de Saturno, que varia quase 20% entre o afélio (o ponto da órbita mais afastado do Sol) e o periélio (o ponto da órbita mais próximo do Sol), resultando em enormes variações sazonais na energia solar absorvida.

O nosso planeta Terra, ao contrário de Saturno, não tem um desequilíbrio energético sazonal significativo devido à sua excentricidade orbital muito pequena.

"A Terra tem um balanço energético mensurável, mas este é determinado principalmente pela energia solar absorvida e pela energia térmica emitida", disse o professor de ciências atmosféricas Xun Jiang. "O calor interno da Terra é insignificante e as suas estações duram apenas alguns meses, em comparação com as estações que duram anos em Saturno."

Tempestades gigantes em Saturno

Os dados desta investigação recente sugerem também que o desequilíbrio energético de Saturno desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de tempestades gigantes, que são um fenómeno meteorológico dominante no sistema atmosférico do planeta.

Estes dados encontrados em Saturno podem também fornecer informações sobre o clima na Terra.

"Tanto quanto sabemos, o papel do balanço energético no desenvolvimento de tempestades convectivas húmidas na Terra ainda não foi completamente examinado, por isso planeamos investigar isto também para ver se existe uma ligação", disse Wang.

Reconsiderar os modelos atmosféricos

A missão Cassini, um ambicioso esforço de colaboração entre a NASA, a Agência Espacial Europeia e a Agência Espacial Italiana, foi lançada em 1997 e explorou Saturno, os seus anéis e luas durante quase 20 anos.

De acordo com o comunicado da UH, o Professor Li foi escolhido como cientista participante para monitorizar três instrumentos de bordo que observaram o balanço energético radiante de Saturno.

A sonda espacial Cassini observa Saturno
Simulação da sonda espacial Cassini a observar Saturno. Crédito: NASA/AEE/AEI

Wang, juntamente com os seus colegas licenciados Larry Guan (Física) e Thishan D. Karandana G e Ronald Albright (Ciências da Terra e da Atmosfera), realizou o estudo, sob a orientação dos Professores Li e Jiang.

"Nos modelos e teorias atuais sobre a atmosfera, o clima e a evolução dos gigantes gasosos, assume-se que o balanço energético global é equilibrado", disse Wang.

"Mas acreditamos que a nossa descoberta deste desequilíbrio energético sazonal exige uma reavaliação desses modelos e teorias".

A equipa de Li tem agora os olhos postos noutros gigantes gasosos, incluindo Urano, onde está planeada uma missão emblemática para a próxima década.

"Os nossos dados sugerem que estes planetas também terão desequilíbrios energéticos significativos, particularmente Urano, que prevemos que terá o desequilíbrio mais forte devido à sua excentricidade orbital e obliquidade muito elevada", disse Wang.

"O que estamos a investigar agora irá identificar limitações nas observações atuais e formular hipóteses testáveis que irão beneficiar a futura missão emblemática."

Para além dos investigadores da UH, os autores do estudo incluem cientistas da NASA, da Universidade de Wisconsin, da Universidade de Maryland, da Universidade da Florida Central e da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, bem como cientistas de França e Espanha.


Referência da notícia:

Wang, X., Li, L., Jiang, X. et al. Cassini spacecraft reveals global energy imbalance of Saturn. Nat Commun 15, 5045 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48969-9