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Superfície de Vênus revelada através das nuvens


Ondas de gravidade em Vênus.
Crédito: ESA

Usando observações do satélite Venus Express da ESA, cientistas demonstraram pela primeira vez como os padrões climáticos observados nas espessas camadas de nuvens de Vênus estão diretamente ligados com a topografia da superfície por baixo. Ao invés de agir como uma barreira às observações, as nuvens de Vénus fornecem uma visão sobre o que está por baixo.

Vénus é notoriamente quente, devido a um extremo efeito de estufa que aquece a sua superfície até temperaturas tão elevadas quanto 450 graus Celsius. O clima à superfície é opressivo; além de ser quente, o ambiente superficial é pouco iluminado, devido a uma espessa camada de nuvens que envolve completamente o planeta. Os ventos ao nível do solo são lentos, movendo-se pelo planeta a velocidades de aproximadamente 1 metro por segundo - não mais do que um passeio calmo.

No entanto, não é o que vemos quando observamos o "gêmeo da Terra" de cima. Em vez disso, espiamos um revestimento liso e brilhante de nuvens. Vemos uma camada que mede 20 km de espessura situada entre os 50 e os 70 km acima da superfície que é, portanto, muito mais fria do que mais abaixo, com temperaturas que rondam os -70º C - idênticas às temperaturas encontradas no topo das nuvens cá na Terra. A camada superior de nuvens também abriga um clima extremo, com ventos que sopram centenas de vezes mais depressa do que aqueles na superfície (e mais rápidos que a própria rotação de Vénus, um fenômeno apelidado de "super-rotação").

Apesar destas nuvens normalmente esconderem a superfície de Vênus da nossa observação, o que significa que só podemos espreitar por baixo usando radar ou radiação infravermelha, podem na verdade ser a chave para explorar alguns dos segredos de Vénus. Os cientistas suspeitavam que os padrões climáticos que ondulavam no topo das nuvens fossem influenciados pela topografia do terreno por baixo. Encontraram indícios disto no passado, mas não tinham uma imagem completa de como isto podia funcionar - até agora.

Os cientistas, por meio de observações com a Venus Express da ESA, melhoraram em muito o nosso mapa do clima de Vênus, explorando três aspetos do tempo nublado do planeta: a rapidez com que os ventos circulam, a quantidade de água nas nuvens e quão brilhantes são estas nuvens em todo o espectro (especificamente no ultravioleta).

Os nossos resultados mostraram que todos estes aspetos - os ventos, o conteúdo de água e a composição das nuvens - estão de alguma forma ligados às propriedades da própria superfície de vénus," afirma Jean-Loup Bertaux do LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales), perto de Versalhes, França, e autor principal do novo estudo da Venus Express. "Nós usamos observações da Venus Express abrangendo um período de seis anos, de 2006 a 2012, o que nos permitiu estudar padrões climáticos de longo prazo do planeta."

Embora Vénus seja, comparativamente com a Terra, muito seco, a sua atmosfera contém um pouco de água sob a forma de vapor, particularmente por baixo da sua camada de nuvens. Bertaux e colegas estudaram o topo das nuvens de Vênus na zona infravermelha do espectro, o que permitiu com que captassem a absorção de luz solar pelo vapor de água e com que detetassem a quantidade presente em cada local do topo das nuvens (70 km de altitude).

Eles descobriram que uma área particular de nuvens, perto do equador de Vênus, contém mais vapor de água do que os seus arredores. Esta região "úmida" está localizada mesmo acima de uma montanha com 4500 metros de altitude na região chamada Aphrodite Terra. Este fenômeno parece ser provocado pelo ar, rico em água, da atmosfera interior, que é forçado para cima das montanhas em Aphrodite Terra, o que levou os investigadores a dar à característica a alcunha "fonte de Afrodite".


Imagem a cores falsas de características climatéricas em Vênus pelo instrumento VMC a bordo da Venus Express. A imagem foi obtida a 30.000 km no dia 8 de dezembro de 2011.
Crédito: ESA/MPS/DLR/IDA

"Esta 'fonte' estava trancada dentro de um redemoinho de nuvens fluindo a jusante, deslocando-se de este para oeste através de Vênus," afirma Wojciech Markiewicz do Instituto Max-Planck para Pesquisa do Sistema Solar em Gotinga, Alemanha. "A nossa primeira pergunta foi, 'Porquê?' Porque é que toda esta água está neste lugar?"

Em paralelo, os cientistas usaram a Venus Express para observar as nuvens no ultravioleta e para acompanhar as suas velocidades. Eles descobriram que as nuvens a jusante da "fonte" refletiam menos radiação ultravioleta do que em todos outros lugares, e que os ventos por cima da montanhosa região Aphrodite Terra eram cerca de 18 por cento mais lentos do que em regiões vizinhas.

Todos estes três fatores podem ser explicados por um único mecanismo provocado pela espessa atmosfera de Vénus, propõem Bertaux e colegas.

"Quando os ventos se deslocam, lentamente, pelas encostas montanhosas à superfície, geram algo conhecido como ondas de gravidade," acrescenta Bertaux. "Apesar do nome, estas nada têm a ver com as ondas gravitacionais, que são ondulações no espaço-tempo - ao invés, as ondas de gravidade são um fenômeno atmosférico que vemos muitas vezes nas partes montanhosas da superfície da Terra. Grosseiramente falando, formam-se quando o ar ondula sobre superfícies acidentadas. As ondas propagam-se verticalmente para cima, com amplitudes cada vez maiores, até que se quebram logo abaixo do topo das nuvens, como as ondas do mar numa linha costeira."

À medida que as ondas se quebram, empurram os velozes ventos de alta altitude e fazem com que diminuam de velocidade, o que significa que os ventos acima das terras altas de Vénus são persistentemente mais lentos do que noutros lugares.

No entanto, estes ventos reaceleram para velocidades habituais a jusante de Aphrodite Terra - e este movimento funciona como uma bomba de ar. A circulação de vento cria um movimento para cima na atmosfera de Vênus e transporta ar rico em água e material escuro no ultravioleta de baixo até ao topo das nuvens, trazendo-a até à superfície da camada de nuvens e criando tanto a "fonte" observada como uma pluma estendida de vapor.

"Sabemos há décadas que a atmosfera de Vênus contém um misterioso absorvente ultravioleta, mas ainda não sabíamos a sua identidade," acrescenta Bertaux. "Esta descoberta ajuda-nos a entender um pouco mais sobre ele e sobre o seu comportamento - por exemplo, que é produzido por baixo do topo das nuvens e que o material escuro no ultravioleta é forçado para cima até ao topo das nuvens de Vénus pela circulação do vento."

Os cientistas já suspeitavam da existência de movimentos ascendentes na atmosfera de Vênus ao longo do equador, provocados pelos altos níveis de aquecimento solar. Esta descoberta revela que a quantidade de água e material escuro no ultravioleta, encontrados nas nuvens de Vênus, é também fortemente reforçada em determinados lugares ao redor do equador do planeta. "Isto é provocado pelas montanhas à superfície de Vênus, que desencadeiam o aumento das ondas e ventos circulatórios que desenterram material de baixo," explica Markiewicz.

Além de ajudar a compreender mais sobre Vénus, a descoberta de que a topografia da superfície pode afetar significativamente a circulação atmosférica tem consequências para a nossa compreensão da super-rotação planetária e do clima em geral.

"Isto certamente desafia os nossos modelos atuais de circulação," comenta Håkan Svedhem, cientista do projeto Vênus Express da ESA. "Enquanto os nossos modelos reconhecem uma relação entre a topografia e o clima, não costumam produzir padrões climáticos persistentes ligados a características topográficas da superfície. Esta é a primeira vez que esta ligação foi demonstrada claramente em Vênus - é um grande resultado."

A Venus Express operou em Vénus desde 2006 até 2014, quando a sua missão terminou e a sonda começou a sua descida pela atmosfera de Vênus.

O estudo realizado por Bertaux e colegas usou vários anos de observações da Venus Express recolhidas pelo instrumento VMC (Venus Monitoring Camera) - para explorar as velocidades dos ventos e o brilho ultravioleta das nuvens - e o espectrômetro SPICAV (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus) - para estudar a quantidade de vapor de água das nuvens.

"Esta pesquisa não teria sido possível sem a monitorização fiável e de longo prazo da Venus Express em várias partes do espectro. Os dados usados no estudo foram recolhidos ao longo de muitos anos," acrescenta Svedhem. "Fundamentalmente, se soubermos mais sobre os padrões de circulação de Vénus, podemos restringir a identidade do misterioso absorvente ultravioleta do planeta e assim aprender mais sobre a atmosfera e sobre o clima como um todo."


Imagem artística da Venus Express.
Crédito: ESA

FONTE: http://www.ccvalg.pt/

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