JWST revela que a névoa controla a atmosfera de Plutão

Em 2015, quando a sonda New Horizons passou por Plutão e Caronte, as imagens e os dados revelaram dois mundos surpreendentemente complexos e uma atmosfera ativa em Plutão. Aquelas “fotografias” mudaram o que se entendia sobre esse sistema.

Observações mais recentes feitas com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) em 2022 e 2023 mostram agora que a atmosfera de Plutão não se parece com nenhuma outra do Sistema Solar.

Um dos motivos é a presença de partículas de névoa que sobem e descem conforme são aquecidas e resfriadas.

A atmosfera de Plutão forma uma névoa complexa, composta por nitrogênio, metano e monóxido de carbono. A partir dos dados do JWST, concluiu-se que essas partículas de névoa comandam o balanço de energia atmosférico ao ganharem calor e depois perderem esse calor. Esse comportamento é altamente incomum e não foi identificado em outros mundos do Sistema Solar.

A hipótese de Xi Zhang e a detecção no infravermelho médio

A motivação para essas observações veio de uma ideia proposta em 2017 pelo astrônomo Xi Zhang (Universidade da Califórnia – Santa Cruz).

“Foi uma ideia maluca”, disse Zhang.

Ainda assim, ele e os coautores do estudo se sentiram seguros o bastante para prever que, se a névoa estivesse resfriando Plutão, ela deveria emitir radiação forte no infravermelho médio. Nesse cenário, um telescópio sensível ao infravermelho conseguiria “enxergar” o fenômeno.

Com base nessa previsão, uma equipa de astrônomos liderada por Tanguy Bertrand, do Observatório de Paris, usou o JWST para investigar como a névoa regula o balanço térmico da atmosfera de Plutão.

“Ficamos muito orgulhosos, porque isso confirmou a nossa previsão”, disse Zhang. “Em ciência planetária, não é comum ter uma hipótese confirmada tão rapidamente, em apenas alguns anos. Então nos sentimos com muita sorte e muito empolgados.”

Plutão, Caronte e suas atmosferas

A atmosfera de Plutão é uma mistura quimicamente rica de nitrogênio, metano e monóxido de carbono. Já Caronte não tem uma atmosfera significativa, embora possa apresentar desgaseificação sazonal.

A névoa observada em Plutão nas imagens e medições do sobrevoo da New Horizons funciona como um experimento natural e ativo de fotoquímica envolvendo nitrogênio e metano. Nesse aspeto, ela lembra as névoas vistas em Titã.

Para entender de que forma esse “experimento” opera, eram necessárias observações de longo prazo - algo que a New Horizons não tinha como realizar sozinha.

O que o MIRI mediu em 2022 e 2023

Nas observações de 2022, o JWST apontou o instrumento MIRI para as névoas e a atmosfera de Plutão. Nessa mesma campanha, também foram feitas medições em 18, 21 e 25 micrômetros em ambos os mundos.

Ainda assim, para compreender de fato a atividade atmosférica em Plutão, os cientistas queriam dados referentes apenas à atmosfera de Plutão. Em 2023, o MIRI concentrou-se em Plutão e forneceu dados de atmosfera e névoa no infravermelho médio (4,9–27 micrômetros). Isso permitiu obter um panorama mais completo das alterações e da atividade atmosférica do planeta anão.

Os resultados mostraram variações na radiação térmica da superfície - ou seja, mudanças de temperatura - tanto em Plutão quanto em Caronte ao longo das rotações de cada corpo.

Ao comparar essas medições com modelos térmicos dos dois mundos, os investigadores conseguiram impor limites rígidos à inércia térmica, à emissividade e à temperatura de diferentes regiões de Plutão e de Caronte. Essas propriedades são as que determinam a distribuição global de gelos em Plutão e favorecem a transferência de material de Plutão para Caronte.

Os ciclos sazonais de distribuição de gelo volátil na superfície impulsionam a migração de depósitos gelados ao longo do terreno de Plutão. É quase como se diferentes reservas de gelo fossem “apanhadas” e recolocadas noutros locais. Parte desse material também é removida por completo de Plutão e acaba depositada em Caronte.

Pelo que os cientistas sabem, não há nada semelhante noutro lugar do Sistema Solar.

Como a névoa controla as temperaturas na atmosfera de Plutão

Os novos dados indicam que a atmosfera de Plutão é singular entre as atmosferas planetárias do Sistema Solar. O seu equilíbrio radiativo de energia - isto é, o balanço entre a luz solar recebida e a perda de calor para o espaço - é governado principalmente por partículas de névoa, e não por moléculas de gás, como ocorre noutros mundos.

Segundo Zhang, isso torna Plutão ainda mais valioso para estudo. Também oferece pistas sobre a atmosfera inicial da Terra, que era quase toda de nitrogênio e incluía uma mistura de hidrocarbonetos.

“Ao estudar a névoa e a química de Plutão, talvez obtenhamos novos insights sobre as condições que tornaram a Terra primitiva habitável”, disse ele.

Os trabalhos com o JWST representam apenas o primeiro passo para compreender a complexidade das interações na atmosfera de Plutão e também o quanto elas contribuem para os materiais encontrados em Caronte.

“Plutão ocupa uma posição realmente única no espectro de como as atmosferas planetárias se comportam. Então isso nos dá a chance de ampliar o nosso entendimento de como a névoa se comporta em ambientes extremos”, explicou Zhang.

“E não é só Plutão - sabemos que Tritão, lua de Netuno, e Titã, lua de Saturno, também têm atmosferas semelhantes, ricas em nitrogênio e hidrocarbonetos, cheias de partículas de névoa. Então precisamos repensar os papéis delas também.”

Este artigo foi publicado originalmente pelo Universo Hoje. Leia o artigo original.