Um novo estudo usando observações de arquivo do agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer encontrou um traço comum entre mundos distantes onde as nuvens exóticas se formam.
A maioria das nuvens na Terra é feita de água, mas além do nosso planeta elas vêm em muitas variedades químicas. O topo da atmosfera de Júpiter, por exemplo, é coberto por nuvens amarelas feitas de amônia e hidrossulfeto de amônio. E em mundos fora do nosso sistema solar, existem nuvens compostas de silicatos, a família de minerais formadores de rochas que compõem mais de 90% da crosta terrestre. Mas os pesquisadores não conseguiram observar as condições sob as quais essas nuvens de pequenos grãos de poeira se formam.
Um novo estudo que aparece no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society fornece algumas dicas: a pesquisa revela a faixa de temperatura na qual as nuvens de silicato podem se formar e são visíveis no topo da atmosfera de um planeta distante. A descoberta foi derivada de observações do Telescópio Espacial Spitzer aposentado da NASA de anãs marrons – corpos celestes que caem entre planetas e estrelas – mas se encaixa em uma compreensão mais geral de como as atmosferas planetárias funcionam.
“Compreender as atmosferas de anãs marrons e planetas onde nuvens de silicato podem se formar também pode nos ajudar a entender o que veríamos na atmosfera de um planeta mais próximo em tamanho e temperatura da Terra”, disse Stanimir Metchev, professor de estudos de exoplanetas da Western University em Londres, Ontário, e co-autor do estudo.
Química Nublada
Os passos para fazer qualquer tipo de nuvem são os mesmos. Primeiro, aqueça o ingrediente-chave até que se torne um vapor. Sob as condições certas, esse ingrediente pode ser uma variedade de coisas, incluindo água, amônia, sal ou enxofre. Prenda-o, resfrie-o apenas o suficiente para condensar e voilà – nuvens! Claro, a rocha vaporiza a uma temperatura muito mais alta que a água, então as nuvens de silicato são visíveis apenas em mundos quentes, como as anãs marrons usadas para este estudo e alguns planetas fora do nosso sistema solar.
Embora se formem como estrelas, as anãs marrons não são massivas o suficiente para iniciar a fusão, o processo que faz com que as estrelas brilhem. Muitas anãs marrons têm atmosferas quase indistinguíveis daquelas de planetas dominados por gás, como Júpiter, então elas podem ser usadas como um substituto para esses planetas.
Antes deste estudo, os dados do Spitzer já sugeriam a presença de nuvens de silicato em um punhado de atmosferas de anãs marrons. (O Telescópio Espacial James Webb da NASA poderá confirmar esses tipos de nuvens em mundos distantes.) Este trabalho foi feito durante os primeiros seis anos da missão Spitzer (lançada em 2003), quando o telescópio operava três instrumentos resfriados criogenicamente. Em muitos casos, porém, a evidência de nuvens de silicato em anãs marrons observadas pelo Spitzer era fraca demais para se sustentar sozinha.
Para esta última pesquisa, os astrônomos reuniram mais de 100 dessas detecções marginais e as agruparam pela temperatura da anã marrom. Todos eles caíram dentro da faixa de temperatura prevista para onde as nuvens de silicato deveriam se formar: entre cerca de 1.900 graus Fahrenheit (cerca de 1.000 graus Celsius) e 3.100 F (1.700 C). Embora as detecções individuais sejam marginais, juntas elas revelam uma característica definitiva de nuvens de silicato.
“Tivemos que vasculhar os dados do Spitzer para encontrar essas anãs marrons onde havia alguma indicação de nuvens de silicato, e realmente não sabíamos o que encontraríamos”, disse Genaro Suárez, pesquisador de pós-doutorado na Western University e principal autor do livro. o novo estudo. “Ficamos muito surpresos com o quão forte foi a conclusão quando tivemos os dados certos para analisar.”
Em atmosferas mais quentes do que o limite superior da faixa identificada no estudo, os silicatos permanecem como vapor. Abaixo da extremidade inferior, as nuvens se transformarão em chuva ou afundarão na atmosfera, onde a temperatura é mais alta.
De fato, os pesquisadores pensam que as nuvens de silicato existem nas profundezas da atmosfera de Júpiter, onde a temperatura é muito mais alta do que no topo, devido à pressão atmosférica. As nuvens de silicato não podem subir mais alto, porque em temperaturas mais baixas os silicatos se solidificarão e não permanecerão na forma de nuvem. Se o topo da atmosfera fosse milhares de graus mais quente, as nuvens de amônia e hidrossulfeto de amônio do planeta evaporariam e as nuvens de silicato poderiam subir até o topo.
Os cientistas estão encontrando uma variedade cada vez mais variada de ambientes planetários em nossa galáxia. Por exemplo, eles encontraram planetas com um lado permanentemente voltado para sua estrela e o outro permanentemente na sombra ? um planeta onde nuvens de diferentes composições podem ser visíveis, dependendo do lado observado. Para entender esses mundos, os astrônomos precisam primeiro entender os mecanismos comuns que os moldam.
Mais sobre a missão
Todo o corpo de dados científicos coletados pelo Spitzer durante sua vida está disponível ao público através do arquivo de dados do Spitzer, localizado no Infrared Science Archive do IPAC no Caltech em Pasadena, Califórnia. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, uma divisão da Caltech, gerenciou as operações da missão Spitzer para a Diretoria de Missões Científicas da agência em Washington. As operações científicas foram conduzidas no Spitzer Science Center no IPAC em Caltech. As operações da nave espacial foram baseadas no Lockheed Martin Space em Littleton, Colorado.
Para mais informações sobre a missão Spitzer da NASA, acesse:
https://www.jpl.nasa.gov/missions/spitzer-space-telescope
Publicado em 15/07/2022 11h15
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