Netuno e Urano têm muito em comum – eles têm massas, tamanhos e composições atmosféricas semelhantes – mas suas aparências são notavelmente diferentes. Em comprimentos de onda visíveis, Netuno é uma tonalidade azul rica e profunda, enquanto Urano é uma tonalidade distintamente pálida de ciano. Os astrônomos agora têm uma explicação de por que os dois planetas são de cores diferentes.
Novas pesquisas sugerem que uma camada de neblina concentrada que está presente em ambos os planetas é mais espessa em Urano do que em Netuno e, portanto, “embranquece” a aparência de Urano mais do que a de Netuno. Se não houvesse neblina nas atmosferas de Netuno e Urano, ambos apareceriam quase igualmente azuis como resultado da luz azul sendo espalhada em suas atmosferas.
Esta conclusão vem de um modelo que uma equipe internacional liderada por Patrick Irwin, Professor de Física Planetária da Universidade de Oxford, desenvolveu para descrever camadas de aerossóis nas atmosferas de Netuno e Urano. Investigações anteriores das atmosferas superiores desses planetas se concentraram na aparência da atmosfera apenas em comprimentos de onda específicos. No entanto, este novo modelo consiste em várias camadas atmosféricas e corresponde a observações de ambos os planetas em uma ampla gama de comprimentos de onda. O novo modelo também inclui partículas de neblina dentro de camadas mais profundas que anteriormente se pensava conter apenas nuvens de gelo de metano e sulfeto de hidrogênio.
“Este é o primeiro modelo a ajustar simultaneamente as observações da luz solar refletida do ultravioleta ao infravermelho próximo”, explicou Irwin, principal autor de um artigo que apresenta esse resultado no Journal of Geophysical Research: Planets. “É também o primeiro a explicar a diferença na cor visível entre Urano e Netuno.”
O modelo da equipe consiste em três camadas de aerossóis em diferentes alturas. A camada-chave que afeta as cores é a camada intermediária, que é uma camada de partículas de neblina (referida no artigo como camada de Aerossol-2) que é mais espessa em Urano do que em Netuno. A equipe suspeita que, em ambos os planetas, o gelo de metano se condensa nas partículas dessa camada, puxando as partículas mais para dentro da atmosfera em uma chuva de neve de metano. Como Netuno tem uma atmosfera mais ativa e turbulenta do que Urano, a equipe acredita que a atmosfera de Netuno é mais eficiente em agitar partículas de metano na camada de neblina e produzir essa neve. Isso remove mais neblina e mantém a camada de neblina de Netuno mais fina do que em Urano, com o resultado de que a cor azul de Netuno parece mais forte.
“Esperávamos que o desenvolvimento desse modelo nos ajudasse a entender nuvens e neblinas nas atmosferas gigantes de gelo”, comentou Mike Wong, astrônomo da Universidade da Califórnia, Berkeley, e membro da equipe por trás desse resultado. “Explicar a diferença de cor entre Urano e Netuno foi um bônus inesperado!”
Para criar este modelo, a equipe de Irwin analisou dados de arquivo de vários anos do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Esses dados espectrográficos foram obtidos com o Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) do Hubble, cobrindo uma ampla faixa de comprimentos de onda do ultravioleta ao visível e infravermelho (0,3 a 1,0 micrômetros). Ele foi complementado com dados de telescópios terrestres: um conjunto de novas observações do telescópio Gemini North e dados de arquivo do Infrared Telescope Facility da NASA, ambos localizados no Havaí.
A equipe não apenas examinou os espectros dos planetas, mas também fez uso de algumas das muitas imagens que o Hubble tirou dos dois planetas com seu instrumento Wide Field Camera 3 (WFC3). O Hubble oferece excelentes vistas das distintas tempestades atmosféricas compartilhadas por ambos os planetas, conhecidas como “manchas escuras”, que os astrônomos conhecem há muitos anos. Não se sabia exatamente quais camadas atmosféricas foram perturbadas por manchas escuras para torná-las visíveis para o Hubble. O modelo produzido pela equipe explica o que dá às manchas uma aparência escura e por que elas são mais facilmente detectáveis em Urano em comparação com Netuno.
Os autores pensaram que um escurecimento dos aerossóis na camada mais profunda de seu modelo produziria manchas escuras semelhantes às vistas em Netuno e talvez em Urano. Com as imagens detalhadas do Hubble, eles puderam verificar e confirmar sua hipótese. De fato, as imagens simuladas baseadas nesse modelo foram vistas como semelhantes às imagens do WFC3 de ambos os planetas, produzindo manchas escuras visíveis nos mesmos comprimentos de onda. Acredita-se que a mesma névoa espessa na camada de Aerossol-2 em Urano que causa sua cor azul mais clara também obscurece essas manchas escuras com mais frequência do que em Netuno.
Publicado em 04/06/2022 09h15
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