JWST revela que a atmosfera de Pluto é diferente de todas no Sistema Solar

Em 2015, quando a sonda New Horizons passou por Pluto e Caronte, as imagens e medições revelaram dois mundos surpreendentemente complexos - e uma atmosfera ativa em Pluto. Aquelas “fotografias” mudaram a forma como entendemos esse sistema.

Agora, novas observações feitas com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) em 2022 e 2023 indicam que a atmosfera de Pluto não se parece com nenhuma outra do Sistema Solar.

Um dos motivos é a presença de partículas de névoa que sobem e descem conforme aquecem e arrefecem.

A atmosfera de Pluto forma uma névoa complexa composta por nitrogénio, metano e monóxido de carbono. A partir dos dados do JWST, os cientistas concluíram que as partículas dessa névoa é que comandam o balanço energético da atmosfera ao ganhar e perder calor. Isso é altamente invulgar e não foi observado noutros mundos do Sistema Solar.

JWST e a hipótese da névoa na atmosfera de Pluto

A origem dessas observações está numa ideia proposta em 2017 pelo astrónomo Xi Zhang (University of California - Santa Cruz).

“Foi uma ideia maluca”, disse Zhang.

Mesmo assim, ele e os coautores do estudo consideraram plausível prever que, se a névoa estivesse a arrefecer Pluto, ela deveria emitir radiação forte no infravermelho médio. Nesse caso, um telescópio sensível ao infravermelho conseguiria “ver” o fenómeno.

Motivada por essa previsão, uma equipa de astrónomos liderada por Tanguy Bertrand, do Observatoire de Paris, recorreu ao JWST para investigar como a névoa controla o equilíbrio térmico da atmosfera de Pluto.

“Ficámos mesmo orgulhosos, porque isso confirmou a nossa previsão”, disse Zhang. “Em ciência planetária, não é comum ver uma hipótese ser confirmada tão depressa, em apenas alguns anos. Por isso, sentimo-nos com muita sorte e muito entusiasmados.”

Pluto, Caronte e as suas atmosferas

Em Pluto, a atmosfera é um misto quimicamente rico de nitrogénio, metano e monóxido de carbono. Já Caronte não tem uma atmosfera apreciável, embora possa passar por libertação sazonal de gases.

A névoa observada nas imagens e nos dados do sobrevoo da New Horizons em Pluto funciona como um “laboratório” ativo de fotoquímica do nitrogénio e do metano. Nesse aspeto, ela lembra as névoas que vemos em Titã.

Compreender em detalhe como esse processo funciona exigia observações de longo prazo - algo que a New Horizons não teria como realizar.

O que o MIRI mediu em 2022 e 2023

Nas observações de 2022, o JWST apontou o instrumento MIRI para as névoas e para a atmosfera de Pluto. Além disso, fez medições em 18, 21 e 25 microns tanto em Pluto como em Caronte.

Mas, para entender de facto a atividade atmosférica em Pluto, os cientistas queriam dados centrados apenas na sua atmosfera. Em 2023, o MIRI voltou-se especificamente para Pluto e recolheu informações da atmosfera e da névoa no infravermelho médio (4.9 - 27 microns). Com isso, foi possível montar um retrato mais completo das mudanças e da atividade atmosférica no planeta anão.

Os resultados mostraram variações na radiação térmica da superfície - ou seja, alterações de temperatura - tanto em Pluto como em Caronte ao longo das respetivas rotações.

Ao comparar essas medições com modelos térmicos dos dois mundos, os investigadores conseguiram impor restrições fortes à inércia térmica, à emissividade e à temperatura de diferentes regiões de Pluto e Caronte. Essas propriedades ajudam a determinar as distribuições globais de gelo em Pluto e também favorecem a transferência de material de Pluto para Caronte.

Migração sazonal de gelos e transferência de material para Caronte

Os ciclos sazonais de distribuição de gelos voláteis na superfície conduzem uma migração de depósitos de gelo ao longo de Pluto. É quase como se diferentes reservas de gelo fossem “apanhadas” e redistribuídas noutros locais. Parte desse material também acaba por ser arrancada completamente de Pluto e depositada em Caronte.

Pelo que os cientistas sabem, nada semelhante acontece em mais nenhum lugar do Sistema Solar.

Controlar temperaturas

Os novos dados indicam que a atmosfera de Pluto 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 o calor perdido para o espaço - é controlado principalmente por partículas de névoa, e não por moléculas gasosas, como ocorre noutros mundos.

Para Zhang, isso torna Pluto ainda mais interessante de estudar. Também oferece pistas sobre a atmosfera primitiva da Terra, que era quase toda de nitrogénio e continha uma mistura de hidrocarbonetos.

“Ao estudar a névoa e a química de Pluto, podemos obter novas pistas sobre as condições que tornaram a Terra primitiva habitável”, afirmou.

As pesquisas com o JWST representam apenas o primeiro passo para compreender a complexidade das interações na atmosfera de Pluto e a forma como elas contribuem para os materiais encontrados em Caronte.

“Pluto ocupa uma posição realmente única dentro do espectro de comportamentos das atmosferas planetárias. Isso dá-nos a oportunidade de ampliar o nosso entendimento de como a névoa se comporta em ambientes extremos”, explicou Zhang.

“E não é só Pluto - sabemos que Tritão, lua de Neptuno, e Titã, lua de Saturno, também têm atmosferas semelhantes, ricas em nitrogénio e hidrocarbonetos, cheias de partículas de névoa. Por isso, precisamos de repensar o papel delas também.”

Este artigo foi publicado originalmente pela Universe Today. Leia o artigo original.