Os astrônomos sabem há anos que havia água na atmosfera superior de Saturno, mas não sabiam exatamente de onde vinha. Novas observações descobriram que a água está chovendo em Saturno e vem dos anéis do planeta.
"Saturno é o primeiro planeta a mostrar interação significativa entre sua atmosfera e sistema de anéis", disse James O'Donoghue, pesquisador de pós-graduação da Universidade de Leicester e autor de um novo artigo publicado na revista Nature. "O principal efeito da chuva anelar é que ela atua para" saciar "a ionosfera de Saturno, reduzindo severamente as densidades de elétrons nas regiões em que cai."
Usando o Observatório Keck, O'Donoghue e uma equipe de pesquisadores descobriram partículas de água carregadas caindo dos anéis do planeta na atmosfera de Saturno. Eles também descobriram que a extensão da chuva circular é muito maior e cai em áreas maiores do planeta, do que se pensava anteriormente. O trabalho revela que a chuva influencia a composição e a estrutura de temperatura de partes da atmosfera superior de Saturno.
O'Donoghue disse que o efeito do anel nas densidades de elétrons é importante porque explica por que, por muitas décadas, as observações mostraram que as densidades de elétrons são extraordinariamente baixas em algumas latitudes de Saturno.
"Acontece que um dos principais fatores do ambiente ionosférico de Saturno e do clima em vastas extensões do planeta são partículas de anéis localizadas a 200.000 quilômetros de altitude", disse Kevin Baines, co-autor do estudo, do Jet Propulsion Laboratory. "As partículas do anel afetam quais espécies de partículas estão nesta parte da temperatura atmosférica."
No início dos anos 80, imagens da sonda Voyager da NASA mostraram duas a três bandas escuras em Saturno e os cientistas teorizaram que a água poderia ter caído nessas bandas dos anéis. Os astrônomos que usavam o Observatório Infravermelho da ESA descobriram a presença de pequenas quantidades de água na atmosfera de Saturno em 1997, mas não conseguiram encontrar uma explicação para o porquê de estar lá e como chegou lá.
Então, em 2011, as observações com o observatório espacial Herschel determinaram que o gelo da água dos gêiseres em Encélado formou um anel gigante de vapor d'água em torno de Saturno.
Mas as bandas vistas pela Voyager também não foram vistas até 2011, quando a equipe observou o planeta com o NIRSPEC do Observatório Keck, um espectrógrafo de infravermelho próximo que combina ampla cobertura de comprimento de onda com alta resolução espectral, permitindo que os observadores vejam claramente as emissões sutis de as partes brilhantes de Saturno.
O efeito da chuva anelar ocorre na ionosfera de Saturno (a Terra possui uma ionosfera semelhante), onde partículas carregadas são produzidas quando a atmosfera neutra é exposta a um fluxo de partículas energéticas ou radiação solar. Quando os cientistas rastrearam o padrão de emissões de uma molécula de hidrogênio em particular composta por três átomos de hidrogênio (em vez dos dois usuais), eles esperavam ver um brilho infravermelho uniforme em todo o planeta.
O que eles observaram foi uma série de faixas claras e escuras com um padrão imitando os anéis do planeta. O campo magnético de Saturno "mapeia" os anéis ricos em água e as lacunas livres de água entre os anéis na atmosfera do planeta.
Eles supuseram que partículas de água carregadas dos anéis do planeta estavam sendo atraídas para o planeta pelo campo magnético de Saturno e neutralizando os íons de hidrogênio triatômicos brilhantes. Isso deixa grandes "sombras" no que seria um brilho infravermelho em todo o planeta. Essas sombras cobrem 30 a 43% da superfície superior da atmosfera do planeta, de cerca de 25 a 55 graus de latitude. Esta é uma área significativamente maior do que a sugerida pelas imagens da Voyager.
A Terra e Júpiter têm uma região equatorial muito uniforme e brilhante. Os cientistas também esperavam esse padrão em Saturno, mas viram diferenças dramáticas em diferentes latitudes.
"Onde Júpiter brilha uniformemente em suas regiões equatoriais, Saturno tem faixas escuras nas quais a água está caindo, escurecendo a ionosfera", disse Tom Stallard, um dos co-autores do jornal em Leicester. "Agora, também estamos tentando investigar esses recursos com um instrumento da sonda Cassini da NASA. Se formos bem-sucedidos, a Cassini pode nos permitir ver com mais detalhes a maneira como a água está removendo partículas ionizadas, como alterações na altitude ou efeitos que acompanham a hora do dia. "
Fontes: Observatório Keck
Natureza.
