O vórtice polar norte de Saturno e o hexágono de jato ao redor, como visto pela sonda Cassini da NASA em 25 de abril de 2017.
(Imagem: © NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciências Espaciais)
Os cientistas usaram um grande pote rotativo para simular a atmosfera de Saturno e podem ter descoberto como as enormes tempestades polares da gigante gasosa tomam forma.
Com ventos atingindo velocidades impressionantes de até 1.100 mph (1.800 km / h) - em nosso sistema solar, apenas Netuno pode estar mais ventoso - e atordoa o tamanho da Terra, a atmosfera de Saturno fascina os pesquisadores desde que os observaram pela primeira vez. via observações da sonda Voyager da NASA, no início dos anos 80.
Em um artigo publicado segunda-feira (26 de fevereiro) na revista Nature Geoscience, uma equipe de pesquisadores usou a panela rotativa para entender melhor a atmosfera de Saturno e superar algumas das limitações de métodos mais convencionais, como modelagem por computador. [Fotos impressionantes: Tempestades estranhas de vórtices hexagonais de Saturno]
"Pouco se sabe sobre convecção e vórtices nas atmosferas profundas dos gigantes de gás Saturno e Júpiter", disse o líder do estudo Yakov Afanasyev, professor de dinâmica experimental de fluidos oceânicos e atmosféricos e modelagem numérica de fluxos geofísicos na Memorial University of Newfoundland, no Canadá. . "Nosso entendimento atual é baseado em teorias e simulações de computador bastante idealizadas, que ainda não se aproximam dos parâmetros das reais atmosferas planetárias".
O pote de 110 cm de largura da equipe, que contém várias centenas de litros de água, foi aquecido por baixo para simular processos convectivos que ocorrem no ar de Saturno.
A água aquecida pelo aquecedor subiu, enquanto a água de superfície, que foi resfriada por evaporação, afundou em direção ao fundo.
"Estávamos tentando tornar a água mais turbulenta aquecendo-a e ver como ela se comporta no tanque rotativo, que simula a rotação do planeta", afirmou Afanasyev. "Nenhum experimento, ou modelo de computador, pode modelar um oceano ou atmosfera de um planeta em toda a sua complexidade. O que podemos fazer é modelar a dinâmica essencial".
Afanasyev disse que os membros da equipe não tinham muita certeza do que veriam quando iniciassem o experimento.
"O foco do nosso estudo mudou quando observamos vários pequenos vórtices semelhantes a tornados em nosso tanque", disse ele. "Os vórtices se assemelham aos observados pelas naves espaciais na atmosfera de Saturno."
Afanasyev e sua equipe estavam particularmente interessados no que impulsiona a criação de poderosos vórtices polares localizados no centro de persistentes tempestades hexagonais conhecidas de imagens tiradas pela sonda Cassini da NASA. Pesquisas anteriores mostraram que essas tempestades hexagonais são causadas pelo jato de Saturno, disse Afanasyev.
Os vórtices centrais semelhantes a furacões, no entanto, têm sido intrigantes; os pesquisadores não sabem ao certo por que ocorrem nos pólos. Mas o experimento com vasos sugeriu que furacões polares gigantes podem ser o resultado de vários vórtices menores se fundindo na região polar.
"Um forte vórtice é criado no pólo como resultado de fusões de ciclones de pequena escala", escreveram os pesquisadores no jornal. "O vórtice polar penetra todo o caminho até o fundo e altera a circulação anticiclônica lá".
Pesquisas anteriores sugeriram que ciclones menores podem surgir em outras áreas do planeta e subsequentemente serem direcionados aos pólos pela combinação de sua rotação e gravidade.
"Nossos experimentos nos deram essa idéia, mas não conseguimos ver os ciclones polares em nosso tanque", disse Afanasyev. "É porque só podemos modelar uma atmosfera invertida em nosso experimento. O vórtice estaria no fundo do tanque e não na superfície".
Os pesquisadores, portanto, tiveram que virar a "atmosfera em uma panela" de cabeça para baixo digitalmente.
A combinação das duas abordagens - o tanque experimental e a modelagem computacional - é o que oferece os melhores resultados, porque cada abordagem sozinha tem sérias limitações para simular o comportamento das atmosferas planetárias, afirmou Afanasyev.
