Quando a Voyager 2 chegou a Netuno em 1989, apenas 12 anos depois de iniciar sua jornada histórica pelo sistema solar, ele descobriu seis novas luas, fez as primeiras imagens dos anéis do planeta e notou uma tempestade particularmente violenta.

O tempestade foi uma surpresa. No hemisfério sul, havia um turbilhão de vento no sentido anti-horário de até 2.414 km / h – o mais forte já registrado. Os astrônomos a chamaram de Grande Mancha Escura e, embora já tivesse desaparecido quando o Telescópio Espacial Hubble olhou para o planeta cinco anos depois, eles estavam ansiosos para descobrir por que os ventos eram tão extremos.

Relacionado: Nascimento da tempestade “Great Dark Spot” em Netuno vista pela 1ª vez (foto)

Eles também ficaram perplexos com outro problema: a Voyager 2 revelou que Netuno é mais quente que Urano, apesar de estar mais distante do sol. Como o físico Brian Cox discutiu em seu documentário da BBC, The Planets: “A fonte desse calor extra permanece um mistério.” Mas isso significa que temos um quebra-cabeça duplo em nossas mãos e um mistério pode ajudar a explicar o outro de alguma forma?

Antes de começarmos a abordar os dois problemas em mãos, devemos primeiro olhar para o que realmente significa “mais quente”. Como Netuno é um gigante gasoso, não podemos testar a temperatura média global ao nível do solo da maneira que poderíamos fazer na superfície sólida da Terra. Em vez disso, como o núcleo de Netuno provavelmente é pequeno, as medições de temperatura devem ser feitas em uma altitude . O problema é: qual?

O problema com a temperatura

“Só podemos medir temperaturas nas camadas mais externas”, disse Michael Wong, cientista planetário da Universidade da Califórnia, Berkeley, por e-mail. Ao fazer isso, descobrimos que Netuno não é realmente mais quente do que Urano em termos reais – eles estão essencialmente na mesma temperatura. Mas, como Netuno recebe menos iluminação solar porque está mais longe do sol, esse não deveria ser o caso.

O que essa semelhança de temperatura sugere é que Netuno é mais quente em termos de quanto calor emite em comparação com a quantidade de calor que absorve do sol. As medições da “Voyager” mostram que Netuno emite mais de duas vezes mais calor do que absorve do sol, enquanto Urano não “, disse Anthony Del Genio, do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da NASA (GISS), à All About Space. E é aqui que as coisas se tornam bastante intrigantes.

Isso ocorre porque Netuno não é incomum neste caso. “Júpiter e Saturno também emitem quase o dobro de calor do que absorvem, mas Urano não”, disse Del Genio. “Urano é o excêntrico.”

Relacionado: Um brilho misterioso aquece os anéis de Urano

“A progressão da temperatura conforme você se afasta do sol mostra que Júpiter é o mais quente dos gigantes gasosos, Saturno em seguida, depois Netuno. Urano é aquele que está fora do lugar “, disse Del Genio. “No entanto, esse resultado incomum está associado ao fato de que Urano não tem uma fonte de calor interna significativa.” Netuno está encontrando uma maneira de se aquecer até o nível de Urano, enquanto o último é incapaz de gerar qualquer calor extra além do obtido do sol.

Mas o que é uma fonte interna de calor? Em termos simples, é o calor que sobrou do nascimento do sistema solar quando esses planetas foram formados. O calor se contrai da nebulosa solar primitiva – um efeito conhecido como contração de Kelvin-Helmholtz.

“A fonte extra de calor em Netuno se deve em grande parte à contração gravitacional”, disse Joshua Tollefson, também da Universidade da Califórnia, Berkeley. “À medida que o planeta se contrai gravitacionalmente, o material que cai para dentro muda sua energia potencial em energia térmica, que é então liberada para cima para fora do planeta.”

Ainda não há uma razão clara para que Urano não tenha muito de uma fonte de calor interna – ou qualquer outra. “Algo deve ter atrofiado este processo em Urano – talvez devido a uma colisão em sua história inicial que derrubou o planeta de lado”, disse Tollefson. “A questão é: por que Netuno tem uma fonte interna de calor, mas Urano não?”

Planetas congelados que adoram arrotar

Existe a possibilidade de que o calor não seja liberado do interior de forma constante taxa, mas em vez disso vem em “arrotos”. “Podemos estar apenas vendo Urano em um período quiescente, enquanto Netuno arrotou mais recentemente”, disse Tollefson. “Os arrotos são convecção, que pode acontecer em episódios discretos separados por longos períodos de tempo, mas podemos não saber se funciona assim com certeza, a menos que vejamos um desses episódios convectivos ocorrendo. “

Também pode ser uma questão de Urano ser um filhote mais velho e Netuno um filhote mais novo. “A quantidade de calor que um planeta irradia depende principalmente de sua idade e de quão rápida ou lentamente ele libera esse calor”, disse Amy Simon, cientista sênior da NASA para Pesquisa de Atmosfera Planetária no Goddard Space Flight Center da NASA. estar mais frio. A rapidez com que são liberados depende da estrutura e composição do interior, camadas de nuvens, convecção e assim por diante, e isso pode ser bastante complicado. “

Relacionado: Inside Gas Giant Neptune

” No gigantes gasosos, pode haver quantidades significativas de chuva de hélio, alterando a quantidade de calor liberado. Para Urano e Netuno, é possível que eles tenham idades diferentes ou, mais provavelmente, o evento que virou Urano de lado pode ter desordenado sua estrutura interna e / ou liberado calor mais rápido “, disse Simon.

Então e aqueles ventos? Eles são inegavelmente ferozes, e isso pode ter algo a ver com a temperatura.

“Nós” especulamos há muito tempo que o frio de Netuno e Urano pode levar a condições quase sem atrito e assim permitir ventos mais rápidos “, disse Heidi Hammel, uma astrônoma planetária que estudou os dois planetas extensivamente e que fez parte da equipe de imagens de Netuno da Voyager 2.

Com isso, ela quer dizer que não há montanhas, colinas ou outras formas na paisagem de Netuno, desacelerando os ventos. Mas existe alguma relação entre as tempestades e a fonte interna de calor? “Provavelmente”, disse Hammel, “mas também há algum equilíbrio delicado entre o calor interno e a luz solar que entra.”

É difícil quantificar esses efeitos devido às longas escalas de tempo envolvidas. “Um ano em Netuno corresponde a 165 anos terrestres, então não tivemos a chance de estudar o planeta com ferramentas modernas durante grande parte de seu ciclo sazonal”, disse Hammel. “Você precisa de muita paciência – e confiança nas gerações passadas e futuras de cientistas planetários – para estudar a atmosfera dos planetas externos.”

“Acho que a teoria deveria ser a maior quantidade de energia solar , quanto mais energia eólica, mas na Terra sabemos há muito tempo que a quantidade de energia recebida pelo sol e convertida em energia cinética na atmosfera – ou seja, o vento – é uma fração minúscula ”, disse Del Genio.

A Terra é uma máquina de calor muito ineficiente e não oferece muito retorno financeiro. Uma das razões é que tem uma superfície sólida que dissipa a energia eólica por fricção, enquanto os gigantes gasosos não , então esse é um dos motivos pelos quais todos os planetas gigantes têm ventos muito mais fortes do que a Terra.

Por que os ventos de Netuno são o forte?

“Os ventos são provavelmente gerados mais profundamente do que a luz solar pode penetrar, então uma combinação de calor interno e rotação provavelmente os produz”, disse Simon, levantando a questão de por que os ventos de Urano e Netuno não podem t correspondem, uma vez que têm taxas de rotação semelhantes. “Isso nos diz que algo é diferente entre eles: calor parcialmente interno ou outra coisa”, disse Simon.

Os ventos de Urano “podem soprar a 560 mph e os de Netuno a 1.500 mph. “Eles são extremamente rápidos e atingem velocidades máximas maiores do que Júpiter”, disse Tollefson. A NASA diz que a Grande Mancha Vermelha de Júpiter pode explodir a 384 mph. Mas ele também diz que o calor interno sozinho não pode explicar as velocidades, dado que Urano não gera calor extra.

A estrutura interna dos planetas – suas massas, tamanhos de núcleo e perfis de densidade radial – é extremamente importante para compreender o ventos como os vemos. Como os ventos se formam e a que profundidade eles vão são questões que estão sendo respondidas para Júpiter e Saturno, graças às espaçonaves Juno e Cassini da NASA. Isso se deve aos dados gravitacionais extremamente bons que eles obtiveram, o que significa que bons modelos para a estrutura interna podem ser feitos.

Relacionados: A Grande Mancha Vermelha de Júpiter: A Tempestade Mais Famosa do Nosso Sistema Solar

Simulações de computador sugerem que os ventos dos gigantes de gelo estão confinados a profundidades rasas nas camadas superiores de suas atmosferas. Isso pode sugerir que os ventos rápidos que vemos em Urano e Netuno são, pelo menos em parte, devido ao liberação de calor latente de condensação para materiais como água.

Del Genio também questiona os dados disponíveis.Ele explica que quando medimos os ventos em Netuno, olhamos para uma altitude específica. “Os ventos em outras altitudes podem ser mais lentos ou mais rápidos”, disse Del Genio. “Não sabemos porque nunca lançamos sondas na atmosfera da maioria dos planetas exteriores.”

O que Netuno e Urano mostram é que os planetas que se formam em condições semelhantes podem fornecer dois extremos. Simon diz isso nos ajuda a restringir modelos de como esses planetas se formam e dá pistas sobre a formação geral do sistema solar. “Eles também devem nos ajudar a entender melhor a circulação mais profunda, já que estão muito longe do sol.”

“Isso aumenta nosso conhecimento da física e da química em atmosferas planetárias e nos ajuda a entender nossa própria Terra a um pouco melhor, já que a física e a química operam da mesma maneira aqui na Terra ou no distante Netuno “, disse Hammel.