O Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelou um comportamento inesperado em Saturno. Pela primeira vez, astrônomos identificaram duas formações inéditas na atmosfera do planeta: uma série de esferas escuras na ionosfera, a camada mais externa e eletricamente carregada, e um padrão assimétrico em forma de estrela na estratosfera, localizada centenas de quilômetros abaixo.
As imagens foram captadas pelo espectrógrafo NIRSpec, instrumento do Webb capaz de detectar radiação infravermelha, durante dez horas contínuas de observação em novembro de 2024. Os resultados foram publicados na revista Geophysical Research Letters e apresentados na conferência EPSC-DPS, em Helsinque, pelo professor Tom Stallard, da Universidade de Northumbria, no Reino Unido.
“Foi uma surpresa completa”, disse Stallard em comunicado. “Esperávamos ver emissões em faixas amplas nos vários níveis da atmosfera. Em vez disso, encontramos padrões em escala fina, com esferas e estrelas que podem até estar interligadas. Essas características eram completamente inesperadas e, no momento, sem explicação.”
As chamadas “esferas” aparecem como manchas escuras cercadas por auréolas luminosas, flutuando na ionosfera a mais de mil quilômetros acima da superfície visível do planeta. Elas permanecem visíveis por horas, mas mudam lentamente de posição à medida que Saturno gira – mantêm-se estáveis por pouco tempo, mas mudam ao longo de períodos maiores.
Há ainda uma estrutura misteriosa em formato de estrela na estratosfera, camada intermediária da atmosfera, a cerca de 600 quilômetros de altitude. Esperava-se que essa estrutura fosse uma estrela simétrica de seis braços, mas apenas quatro aparecem com clareza, criando uma figura irregular e intrigante.
Para aumentar o mistério, algumas das esferas na ionosfera parecem se alinhar com o braço mais “forte” da estrela na estratosfera. Neste momento, os pesquisadores não sabem se há uma conexão direta entre os dois fenômenos ou se é apenas coincidência.
Como o telescópio conseguiu enxergar as esferas?
Estudar a atmosfera superior de Saturno sempre foi um grande desafio para os cientistas. As camadas mais altas emitem muito pouca luz, o que as torna praticamente invisíveis para telescópios convencionais na Terra. Até mesmo a sonda Cassini, que orbitou o planeta entre 2004 e 2017, não tinha câmeras sensíveis o suficiente às emissões de gases e íons para registrar com detalhes essas regiões.
O James Webb, lançado em 2021, mudou completamente essa situação. Equipado com instrumentos capazes de detectar radiação infravermelha, ele consegue captar sinais extremamente fracos emitidos por partículas e moléculas na alta atmosfera de Saturno, revelando padrões que antes eram invisíveis.
Na ionosfera, que fica cerca de 1.100 km acima da superfície visível, os cientistas observaram a emissão do íon H₃⁺, formado por três átomos de hidrogênio. Esse íon atua como um “termômetro cósmico”, porque sua luz mostra como a energia é distribuída e se move na atmosfera superior, incluindo efeitos de ventos, correntes elétricas e interações com o campo magnético do planeta.
Na estratosfera, o Webb detectou o brilho do metano, um gás abundante em Saturno. Quando absorve energia do Sol, o metano emite radiação infravermelha, permitindo aos cientistas mapear padrões de circulação atmosférica e temperatura. Combinando essas medições, foi possível identificar as estruturas que, até então, eram desconhecidas.
O achado ganhou ainda mais relevância por estar acima do famoso hexágono de Saturno, um redemoinho em forma de hexágono com 29 mil quilômetros de diâmetro, descoberto pela sonda Voyager em 1980.
A Cassini mostrou que esse hexágono é formado por uma corrente de jato que gira em torno do polo norte a cada 10 horas, mas sua origem e dinâmica ainda não são totalmente compreendidas.
Agora, os astrônomos suspeitam que o hexágono possa influenciar não apenas as nuvens mais profundas, mas também camadas superiores da atmosfera, como a estratosfera e a ionosfera. Essa possível conexão vertical ajuda a explicar por que algumas das estruturas recém-observadas parecem alinhar-se com pontos específicos do hexágono.
As hipóteses ainda são preliminares. As esferas escuras na ionosfera podem resultar da à interação entre a magnetosfera de Saturno – o campo magnético que envolve o planeta – e os ventos atmosféricos de alta velocidade.
Esses ventos carregados de partículas criam turbulências que podem organizar os íons em manchas estáveis, mas móveis. Já a formação em forma de estrela assimétrica na estratosfera pode estar relacionada a padrões de circulação inéditos, que podem revelar aos cientistas novos processos atmosféricos.
O momento da descoberta é estratégico. Saturno encontra-se em seu equinócio, quando os dois hemisférios recebem luz solar de forma equilibrada – fenômeno que ocorre apenas a cada 15 anos terrestres.
Durante essa fase, a distribuição de energia e ventos na atmosfera pode mudar rapidamente, tornando visíveis padrões que normalmente seriam imperceptíveis. Além disso, em setembro de 2025, o planeta está em seu ponto mais próximo da Terra, oferecendo uma oportunidade rara para observações detalhadas por telescópios.
Para Stallard, os dados vão muito além da curiosidade: “Essas observações nos dão pistas de como as atmosferas planetárias funcionam em escalas que nunca conseguimos observar antes.”
Os cientistas também acreditam que os achados podem servir como referência para entender outras atmosferas complexas, incluindo as de Júpiter, Urano e Netuno, e até a da Terra. Em nosso planeta, a termosfera – camada mais alta da atmosfera – também apresenta interações entre ventos, partículas carregadas e campos magnéticos, com dinâmicas ainda pouco compreendidas.
Fonte: abril
