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Telescópio Webb vai estudar Saturno e a sua lua Titã


Esta imagem mostra uma gigante tempestade saturniana observada em comprimentos de onda do infravermelho médio pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO em 2011. Os gases quentes que alimentam a tempestade fazem-na brilhar em comparação com o resto do planeta.
Crédito: L. Fletcher (Universidade de Leicester) e ESO

Se perguntar a um estranho na rua qual o seu planeta favorito, provavelmente a resposta será Saturno. Os impressionantes anéis de Saturno são uma vista memorável em qualquer telescópio amador. Mas ainda há muito a aprender sobre Saturno, especialmente sobre o clima e a química do planeta, bem como sobre a origem do seu opulento sistema de anéis. Após o seu lançamento em 2021, o Telescópio Espacial James Webb da NASA observará Saturno, os seus anéis e a sua família de luas como parte de um abrangente programa do Sistema Solar.

Este estudo será levado a cabo através de um programa de Observações de Tempo Garantido liderado por Heidi Hammel, astrônoma planetária e vice-presidente executiva da AURA (Association of Universities for Research in Astronomy) em Washington, D.C., EUA. Hammel foi, em 2002, selecionada pela NASA como cientista interdisciplinar do Webb.

"O objetivo deste programa é demonstrar as capacidades do Webb para observações do Sistema Solar, incluindo observações de objetos brilhantes, o rastreamento de objetos em movimento e a localização de alvos fracos ao lado de objetos brilhantes," explicou Hammel. "Os dados serão disponibilizados para a comunidade do Sistema Solar o mais rápido possível para mostrar que o Webb pode fazer o que prometemos."

O Webb vai prosseguir onde a sonda Cassini da NASA parou. A Cassini orbitou Saturno durante 13 anos, de 2004 até a missão terminar em 2017, quando mergulhou na atmosfera de Saturno. Desde então, programas como o OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) do Telescópio Espacial Hubble e medições no solo têm sido a única maneira de monitorizar Saturno.

As estações de Saturno

Saturno está inclinado no seu eixo, tal como a Terra e, como resultado, também tem estações à medida que orbita o Sol. No entanto, como o ano de Saturno equivale a 30 anos terrestres, cada estação dura cerca de sete anos e meio. A Cassini chegou durante o verão no hemisfério sul (inverno no hemisfério norte). Mas agora é verão no hemisfério norte. Os astrônomos estão ansiosos por procurar mudanças sazonais na atmosfera de Saturno.

"Estas observações vão dar-nos um ensaio completo do sistema de Saturno para ver o que mudou, para ver como as estações evoluíram desde os últimos vislumbres da Cassini e para aproveitar capacidades do Webb que a Cassini nunca teve," disse Leigh Fletcher, da Universidade de Leicester, Inglaterra, investigador principal do programa.

No final de 2010, uma tempestade monstruosa irrompeu no hemisfério norte de Saturno. Começou como uma mancha pequena, mas cresceu rapidamente, até que no final de janeiro de 2011 cercava o planeta. Os astrônomos ficaram surpresos porque tais tempestades normalmente só se formam depois do solstício de verão, que ocorreu em 2017. Eles vão observar mais tempestades à medida que o hemisfério norte de Saturno passa de verão para outono ao longo da missão do Webb.

As tempestades não são os únicos fenômenos atmosféricos que Saturno e a Terra partilham. Saturno também tem auroras. Estas auroras desencadeiam mudanças químicas na atmosfera de Saturno, quebrando algumas moléculas e permitindo a formação de algumas novas. O Webb vai procurar assinaturas desta química invulgar em comprimentos de onda infravermelhos, particularmente na região polar norte.

Titã, a maior lua de Saturno

A maior lua de Saturno, Titã, também cairá sob o olhar poderoso do Webb. Titã não tem igual porque é a única lua do nosso Sistema Solar com uma atmosfera substancial. Na verdade, é maior que o planeta Mercúrio. A pressão atmosférica em Titã é cerca de 50% maior que a da Terra. Tal como na Terra, essa atmosfera é principalmente azoto, mas Titã também possui hidrocarbonetos vaporosos como o metano. Titã é também muito mais fria que a Terra, com uma temperatura de superfície que ronda os -180º C.

No interior da atmosfera de Titã, as reações químicas estão constantemente a produzir a sua composição. As moléculas são quebradas nos seus constituintes como carbono, hidrogênio, oxigênio e azoto. Esses átomos formam novas moléculas, que se infiltram no ar e se acomodam em qualquer polo onde seja inverno.

"A atmosfera de Titã é como um grande laboratório de química," disse Conor Nixon, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland, investigador principal do programa. Nixon e colegas vão usar os instrumentos NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) e MIRI (Mid Infrared Imager) do Webb para estudar estas moléculas em muito mais detalhe do que os instrumentos da Cassini permitiam.

Titã é também o único objeto do nosso Sistema Solar, além da Terra, com mares e lagos líquidos à sua superfície. Enquanto a Terra tem um ciclo de água no qual a água evapora, cai como chuva e flui pelos rios até ao oceano, Titã tem um ciclo similar com o metano. Em Titã, a chuva de metano escava leitos de rios através de água gelada como rocha antes de correr para os mares. A Cassini e a sua pequena sonda Huygens, da ESA, que aterrou em Titã em 2004, fizeram descobertas notáveis sobre esta lua saturniana. O Webb vai estudar os ciclos climáticos sazonais de Titã para compará-los com os modelos dos astrônomos.

"Titã tem nuvens e clima que podemos ver mudando em tempo real. A sua química é muito diferente da da Terra, mas ainda é química orgânica baseado no carbono," disse Stefanie Milam de Goddard, coinvestigadora do programa.

O tempo de vida da missão do Webb, após o lançamento, foi projetado para ser pelo menos de cinco anos e meio, mas poderá durar dez ou mais. Como resultado, pode observar o verão no hemisfério norte passando pelo equinócio de outono e para a primavera a sul. Quase que "completaria o círculo" começado quando a Cassini chegou a Saturno durante o verão no hemisfério sul.

"Nós genuinamente teremos coberto todo um ano de Saturno. Seria uma experiência bastante reveladora," disse Fletcher.

O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório científico espacial quando for lançado em 2021. Vai resolver mistérios do nosso Sistema Solar, olhar para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigar as misteriosas estruturas e origens do nosso Universo e o nosso lugar nele. O Webb é um projeto internacional liderado pela NASA e pelos seus parceiros, a ESA e a Agência Espacial Canadiana.


Saturno também tem auroras como a Terra. Aqui, observações ultravioletas de uma aurora, pelo Hubble, estão sobrepostas numa imagem ótica do planeta.
Crédito: NASA, ESA, J. Clarke (Universidade de Boston) e Z. Levay (STScI)


Camadas nubladas de hidrocarbonetos rodeiam a lua de Saturno, Titã. À sua superfície, rios de metano correm para lagos.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute


As luas Io e Europa, de Júpiter, e Encélado e Titã, de Saturno, mostram atividade geológica notável para o seu tamanho pequeno, como características que vão desde vulcões a plumas de água a possíveis oceanos subsuperficiais.
Crédito: J. Olmsted (STScI)

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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