A lua nebulosa de Saturno, Titã, tem um vórtice polar de inverno semelhante à Terra, superalimentado pela química peculiar da lua, de acordo com uma nova pesquisa publicada no jornal da AGU Cartas de pesquisa geofísica .

Titã é a segunda maior lua do sistema solar e a única lua com uma atmosfera espessa comparável à da Terra. A lua de Saturno pode ser o lugar mais parecido com a Terra no sistema solar, com estações, chuva e lagos superficiais, embora esteja cerca de 10 vezes mais longe do Sol que a Terra e muito frio.

Estratosfera de Titã, como o da Terra, é caracterizada por camadas mais frias perto da superfície e camadas mais quentes mais acima, e é o reino do vórtice polar, uma camada de ar frio que se estende sobre os pólos no inverno. Este é o mesmo fenômeno que pode causar temperaturas frias na América do Norte durante o inverno.

Na terra, o vórtice polar geralmente se dissipa na primavera. O novo estudo descobriu que o vórtice polar do hemisfério norte de Titã permanece após o solstício de verão da lua, no que seria o final de junho na Terra, durando três quartos do ano Titã, ou cerca de 22 anos terrestres.

O novo estudo usou medições da espaçonave Cassini da NASA e ciência atmosférica desenvolvida na Terra para entender as mudanças sazonais observadas em Titã.

O novo estudo expandiu o trabalho anterior dos pesquisadores, indicando que a presença do vórtice polar em Titã explicou o enriquecimento de gases residuais na estratosfera da lua e o enriquecimento de gases residuais explicou o frio inesperadamente intenso observado no vórtice do hemisfério sul no início do inverno.

A combinação de resfriamento causado por gases traço e aquecimento causado pelo fluxo de ar divide o inverno de Titã em duas fases, de acordo com o novo estudo.

"A Terra esfria no inverno devido à falta de luz solar sobre os pólos, mas você não obtém esse efeito adicional de gases extras, enquanto em Titã você tem esses gases estranhos que tornam o processo ainda mais extremo do que seria de outra forma, "disse Nick Teanby, um cientista planetário da Universidade de Bristol, no Reino Unido, e o principal autor do novo estudo.

Trabalhos anteriores de Teanby e seus colegas descreveram a relação entre os gases traço e o vórtice polar, mas o novo estudo é a primeira análise abrangente da variação sazonal na temperatura e composição da estratosfera de Titã, com base em dados de mapeamento infravermelho de toda a turnê de 13 anos da Cassini no sistema de Saturno.

"Esta é a primeira vez que um artigo analisa todo o conjunto de dados da Cassini, cobrindo quase metade do ano Titan, e olhou como a evolução dos vórtices polares do norte e do sul pode diferir, "disse Claire Newman, um especialista em atmosferas planetárias da Aeolis Research e um pesquisador não afiliado ao novo estudo. "Eu trabalho com modelos atmosféricos e contamos com esses tipos de observações para entender o quão corretamente nossos modelos estão capturando o que está acontecendo na própria Titã."

No futuro, os autores do novo estudo esperam ter dados suficientes para aplicar os modelos atmosféricos da Terra a Titã e tentar prever as tendências climáticas na lua. Testar modelos em um mundo totalmente novo pode ajudar os cientistas a torná-los mais robustos. Um dia, A lua incomum de Saturno pode ajudar os cientistas a entender melhor a atmosfera do nosso planeta natal, Disse Teanby.

"Por que é tão interessante é que Titã é como uma mini Terra com uma atmosfera realmente exótica e fria que podemos usar para testar modelos climáticos e coisas assim, "Teanby disse." Essa é a grande imagem por que nos incomodamos, mas acho que a verdadeira motivação é que é muito legal tentar descobrir essas coisas. "

Redemoinho de inverno

Titã gira em um eixo inclinado aproximadamente no mesmo grau que o da Terra, que dá as estações da lua como a da Terra, mas prolongado ao longo dos 29 anos terrestres que Titã e Saturno levam para circundar o sol. A nave Cassini da NASA observou a mudança das estações de Titã, de meados do inverno até o solstício de verão no hemisfério norte da lua.

Quando a Cassini chegou a Saturno em 2004, O pólo norte de Titã foi envolvido por um vórtice polar desde o pólo até cerca de 45 graus de latitude norte, sobre onde fica a fronteira sul de Montana na Terra.

Um vórtice polar é uma grande capa de ar frio e baixa pressão que fica sobre os pólos no inverno, girando na direção do planeta, ou lua, rodar. Fortes correntes de jato oeste circundam o pólo e contêm o frio, criando uma separação distinta do ar quente do equador. As barreiras de fluxo de jato evitam a mistura de massas de ar e mantêm produtos químicos e frios dentro do vórtice.

Na terra, a borda deste grande sistema atmosférico fica a cerca de 60 graus de latitude, a fronteira sul dos territórios canadenses de Yukon e do noroeste no hemisfério norte. Latitudes mais baixas encontram o vórtice, como a América do Norte fez em janeiro passado, quando a corrente de jato circulando enfraquece ou serpenteia.

A Cassini descobriu que o vórtice polar norte de Titã persistiu durante o equinócio e se desfez no verão, muito parecido com a Terra, mas durando no final do ano. Enquanto isso, um novo vórtice começou a se formar sobre o pólo sul logo após o equinócio da lua. O vórtice sul embrionário foi, surpreendentemente, mais frio do que o vórtice do norte, que só tinha sido observada em plena glória do inverno.

A nova pesquisa sugere que a diferença pode ser uma fase extra-fria do início do inverno produzida pela química de Titã, em vez de diferenças intrínsecas entre os pólos.

Química estranha

O novo estudo sugere que a química atmosférica de Titã pode acentuar seu vórtice polar. Como a atmosfera da Terra, A atmosfera de Titã é principalmente de nitrogênio, e a pressão da superfície da lua é cerca de 1,5 vezes a da Terra ao nível do mar. Mas ao contrário da Terra, os 2 por cento restantes da atmosfera são principalmente metano, o principal componente do gás natural. Quando chove em Titan, chove hidrocarbonetos.

No alto da lua está relativamente quente, atmosfera superior, o metano reage com a energia do Sol e do campo magnético de Saturno para produzir gases residuais como o cianeto, etileno, etano e moléculas orgânicas maiores. Alguns desses gases são blocos de construção da névoa característica de Titã.

A Cassini observou o enriquecimento desses gases traço nos pólos de inverno e a nova pesquisa descobriu que esse enriquecimento é mais pronunciado no início do inverno, quando o pólo também está mais frio.

Em Titan, como na Terra, a diferença de temperatura entre o equador e o pólo escuro do inverno, em última análise, conduz à formação do vórtice polar. Em ambos os mundos, o ar frio afunda, arrastando a atmosfera superior para baixo no pólo no inverno. À medida que os gases traço se misturam para baixo nas camadas intermediárias mais frias da atmosfera de Titã, eles se condensam em nuvens líquidas ou sólidas. Os gases traço condensados ​​agem como um sumidouro, acelerando o movimento de mais gases traço do topo da atmosfera onde são criados.

Os gases residuais tornam as camadas frias da estratosfera de Titã ainda mais frias, emitindo luz infravermelha. A luz infravermelha está logo além do espectro de luz visível e é perceptível aos humanos como calor. Quando traços de gases brilham, eles perdem energia, que tem o efeito de resfriar a atmosfera ao irradiar energia para o espaço. O novo estudo propõe que o ar agora ainda mais frio afunda mais rápido, em um ciclo de feedback frígido.

"Isso tudo está acontecendo no início do inverno, então o início do inverno é realmente, muito frio, "Teanby disse. Eventualmente, o aumento da pressão causado por todo aquele ar que afunda cria seu próprio calor, que neutraliza o ciclo de feedback. Os autores sugerem que isso cria duas fases distintas no inverno de Titã.

"Conforme você avança no inverno e a circulação fica mais desenvolvida, você consegue um efeito oposto, onde você começa a aquecer a estratosfera devido a essa compressão do ar conforme ele está afundando. Portanto, há essas duas fases do inverno que são bastante estranhas. Não temos certeza do que está acontecendo, mas essa é a nossa teoria no momento, "Teanby disse.

Esta história foi republicada por cortesia de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), uma comunidade de blogs de ciência espacial e terrestre, patrocinado pela American Geophysical Union. Leia a história original aqui.