p Planetas gigantes em nosso sistema solar e circulando outras estrelas têm nuvens exóticas como nada na Terra, e os gigantes gasosos orbitando perto de suas estrelas - os chamados Júpiteres quentes - ostentam os mais radicais. p Uma equipe de astrônomos dos Estados Unidos, O Canadá e o Reino Unido já criaram um modelo que prevê qual, dos muitos tipos de nuvens propostas, de safira a névoa nebulosa de metano, esperar em Júpiteres quentes de diferentes temperaturas, até milhares de graus Kelvin.

p Surpreendentemente, o tipo mais comum de nuvem, esperado em uma grande variedade de temperaturas, deve consistir em gotículas líquidas ou sólidas de silício e oxigênio, como quartzo derretido ou areia derretida. Em Júpiteres mais quentes, abaixo de cerca de 950 Kelvin (1, 250 graus Fahrenheit), os céus são dominados por uma névoa de hidrocarbonetos, essencialmente poluição atmosférica.

p O modelo ajudará os astrônomos a estudar os gases nas atmosferas desses mundos estranhos e distantes, já que as nuvens interferem nas medições da composição atmosférica. Também pode ajudar os cientistas planetários a entender a atmosfera de planetas gigantes mais frios e suas luas, como Júpiter e a lua de Saturno, Titã, em nosso próprio sistema solar.

p "Os tipos de nuvens que podem existir nessas atmosferas quentes são coisas que realmente não consideramos como nuvens no sistema solar, "disse Peter Gao, um pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley, quem é o primeiro autor de um artigo que descreve o modelo que apareceu em 25 de maio na revista Astronomia da Natureza . "Existem modelos que prevêem várias composições, mas o objetivo deste estudo era avaliar quais dessas composições realmente importam e comparar o modelo com os dados disponíveis que temos. "

p O estudo tira proveito de um boom na última década no estudo de atmosferas de exoplanetas. Embora os exoplanetas sejam muito distantes e escuros para serem visíveis, muitos telescópios, em particular, o Telescópio Espacial Hubble - são capazes de focar nas estrelas e capturar a luz das estrelas que passa pela atmosfera dos planetas à medida que passam na frente de suas estrelas. Os comprimentos de onda da luz que são absorvidos, revelado por medidas espectroscópicas, diga aos astrônomos quais elementos constituem a atmosfera. A data, esta técnica e outras encontraram ou inferiram a presença de água, metano, Monóxido de carbono e dióxido de carbono, gases de potássio e sódio e, no mais quente dos planetas, óxido de alumínio vaporizado, ferro e titânio.

p Mas, embora alguns planetas pareçam ter atmosferas claras e características espectroscópicas claras, muitos têm nuvens que bloqueiam completamente a filtragem da luz das estrelas, impedindo o estudo de gases abaixo das camadas superiores da nuvem. As composições dos gases podem dizer aos astrônomos como os exoplanetas se formam e se os blocos de construção da vida estão presentes ao redor de outras estrelas.

p "Encontramos muitas nuvens:alguns tipos de partículas - não moléculas, mas pequenas gotículas, que estão penduradas nessas atmosferas, "Gao disse." Nós realmente não sabemos do que eles são feitos, mas eles estão contaminando nossas observações, essencialmente tornando mais difícil para nós avaliar a composição e abundância de moléculas importantes, como água e metano. "

p Nuvens rubi

p Para explicar essas observações, astrônomos propuseram muitos tipos estranhos de nuvens, composto de óxidos de alumínio, como corindo, o material de rubis e safiras; sal derretido, tal como cloreto de potássio; óxidos de silício, ou silicatos, como quartzo, o principal componente da areia; sulfetos de manganês ou zinco que existem como rochas na Terra; e compostos de hidrocarbonetos orgânicos. As nuvens podem ser aerossóis líquidos ou sólidos, Disse Gao.

p Gao adaptou modelos de computador inicialmente criados para as nuvens de água da Terra e posteriormente estendidos para as atmosferas nebulosas de planetas como Júpiter, que tem nuvens de amônia e metano. Ele expandiu o modelo ainda mais para as temperaturas muito mais altas vistas em planetas gigantes de gás quente - até 2, 800 Kelvin, ou 4, 600 graus Fahrenheit (2, 500 graus Celsius) - e os elementos que provavelmente se condensarão em nuvens a essas temperaturas.

p O modelo leva em consideração como os gases de vários átomos ou moléculas se condensam em gotículas, como essas gotículas crescem ou evaporam e se são susceptíveis de serem transportadas na atmosfera por ventos ou correntes de ar, ou afundar por causa da gravidade.

p “A ideia é que os mesmos princípios físicos guiem a formação de todos os tipos de nuvens, "disse Gao, que também modelou nuvens de ácido sulfúrico em Vênus. "O que fiz foi pegar este modelo e trazê-lo para o resto da galáxia, tornando-o capaz de simular nuvens de silicato e nuvens de ferro e nuvens de sal. "

p Ele então comparou suas previsões com os dados disponíveis em 30 exoplanetas de um total de cerca de 70 exoplanetas em trânsito com espectros de transmissão registrados até o momento.

p O modelo revelou que muitas das nuvens exóticas propostas ao longo dos anos são difíceis de formar porque a energia necessária para condensar os gases é muito alta. Nuvens de silicato se condensam facilmente, Contudo, e dominar sobre um 1, Faixa de temperatura Kelvin de 200 graus:de cerca de 900 a 2, 000 Kelvin. Isso é um intervalo de cerca de 2, 000 graus Fahrenheit.

p De acordo com o modelo, nas atmosferas mais quentes, óxidos de alumínio e óxidos de titânio condensam-se em nuvens de alto nível. Em exoplanetas com atmosferas mais frias, essas nuvens se formam nas profundezas do planeta e são obscurecidas por nuvens de silicato superiores. Em exoplanetas ainda mais frios, essas nuvens de silicato também se formam mais profundamente na atmosfera, deixando atmosferas superiores claras. Em temperaturas ainda mais frias, a luz ultravioleta da estrela do exoplaneta converte moléculas orgânicas como o metano em cadeias de hidrocarbonetos extremamente longas que formam uma névoa de alto nível semelhante à poluição atmosférica. Essa poluição pode obscurecer as nuvens de sal de potássio ou cloreto de sódio.

p Para os astrônomos que procuram um planeta sem nuvens para estudar mais facilmente os gases na atmosfera, Gao sugeriu focar em planetas entre cerca de 900 e 1, 400 Kelvin, ou aqueles mais quentes do que cerca de 2, 200 Kelvin.

p "A presença de nuvens foi medida em uma série de atmosferas de exoplanetas antes, mas é quando olhamos coletivamente para uma grande amostra que podemos separar a física e a química nas atmosferas desses mundos, "disse a co-autora Hannah Wakeford, um astrofísico da Universidade de Bristol, no Reino Unido "A espécie de nuvem dominante é tão comum quanto a areia - é essencialmente areia - e será realmente emocionante ser capaz de medir as assinaturas espectrais das próprias nuvens pela primeira vez com o próximo James Webb Space Telescope (JWST). "

p Observações futuras, como os do JWST da NASA, programado para lançamento dentro de alguns anos, deve ser capaz de confirmar essas previsões e talvez lançar luz sobre as camadas de nuvens ocultas dos planetas mais próximos de casa. Gao disse que nuvens exóticas semelhantes podem existir nas profundezas de Júpiter ou Saturno, onde as temperaturas são próximas às encontradas em Júpiteres quentes.

p "Porque existem milhares de exoplanetas contra apenas um Júpiter, podemos estudar um monte deles e ver qual é a média e como isso se compara a Júpiter, "Disse Gao.

p Ele e seus colegas planejam testar o modelo contra dados observacionais de outros exoplanetas e também de anãs marrons, que são basicamente planetas gigantes gasosos tão massivos que são quase estrelas. Elas, também, tem nuvens.

p "Ao estudar as atmosferas planetárias do sistema solar, normalmente temos o contexto das imagens. Não temos essa sorte com exoplanetas. Eles são apenas pontos ou sombras, "disse Jonathan Fortney da UC Santa Cruz." É uma grande perda de informações. Mas o que temos que compensar é um tamanho de amostra muito maior. E isso nos permite procurar tendências - aqui, uma tendência de nebulosidade - com temperatura planetária, algo que simplesmente não podemos nos dar ao luxo em nosso sistema solar. "