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Os astrónomos descobriram uma ligação entre a mudança na abundância de nuvens de Neptuno e o ciclo solar de 11 anos, no qual o aumento e a diminuição dos campos magnéticos emaranhados do Sol impulsionam a atividade solar.
Esta descoberta é baseada em três décadas de observações de Netuno capturadas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA e pelo Observatório WM Keck no Havaí, bem como em dados do Observatório Lick na Califórnia.
A ligação entre Netuno e a atividade solar é surpreendente para os cientistas planetários porque Netuno é o planeta mais distante do nosso sistema solar e recebe luz solar com cerca de 0,1% da intensidade que a Terra recebe. No entanto, o clima global nublado de Netuno parece ser impulsionado pela atividade solar, e não pelas quatro estações do planeta, que duram aproximadamente 40 anos cada uma.
Actualmente, a cobertura de nuvens observada em Neptuno é extremamente baixa, com excepção de algumas nuvens que pairam sobre o pólo sul do planeta gigante. Uma equipe de astrônomos liderada por Berkeley da Universidade da Califórnia (UC) descobriu que a abundância de nuvens normalmente vistas nas latitudes médias do gigante gelado começou a desaparecer em 2019.
“Fiquei surpreso com a rapidez com que as nuvens desapareceram em Netuno”, disse Imke de Pater, professor emérito de astronomia na UC Berkeley e autor sênior do estudo. “Basicamente, vimos a atividade da nuvem cair em poucos meses”, disse ela.
“Mesmo agora, quatro anos depois, as imagens mais recentes que obtivemos em junho passado ainda mostram que as nuvens não retornaram aos seus níveis anteriores”, disse Erandi Chavez, estudante de graduação do Centro de Astrofísica | Harvard-Smithsonian (CfA) em Cambridge, Massachusetts, que liderou o estudo quando era estudante de graduação em astronomia na UC Berkeley. “Isto é extremamente emocionante e inesperado, especialmente porque o período anterior de baixa atividade de nuvens em Neptuno não foi tão dramático e prolongado.”
Para monitorizar a evolução do aparecimento de Neptuno, Chavez e a sua equipa analisaram imagens do Observatório Keck tiradas de 2002 a 2022, observações de arquivo do Telescópio Espacial Hubble iniciadas em 1994 e dados do Observatório Lick na Califórnia de 2018 a 2019.
Nos últimos anos, as observações de Keck foram complementadas por imagens tiradas como parte do programa Twilight Zone e pelo programa Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL) do Hubble.
As imagens revelam um padrão intrigante entre as mudanças sazonais na cobertura de nuvens de Neptuno e o ciclo solar – o período em que o campo magnético do Sol muda a cada 11 anos à medida que se torna mais emaranhado como um novelo de lã. Isso é evidente no número crescente de manchas solares e no aumento da atividade das explosões solares. À medida que o ciclo avança, o comportamento tempestuoso do Sol atinge o máximo, até que o campo magnético diminui e inverte a polaridade. Então o Sol volta ao mínimo, apenas para iniciar outro ciclo.
Quando há tempestade no Sol, a radiação ultravioleta (UV) mais intensa inunda o sistema solar. A equipa descobriu que dois anos após o pico do ciclo solar, um número crescente de nuvens aparece em Neptuno. A equipe descobriu ainda uma correlação positiva entre o número de nuvens e o brilho do gigante gelado devido à luz solar refletida nele.
“Estes dados notáveis dão-nos a evidência mais forte de que a cobertura de nuvens de Neptuno está correlacionada com o ciclo do Sol,” disse de Pater. “As nossas descobertas apoiam a teoria de que os raios UV do Sol, quando suficientemente fortes, podem estar a desencadear uma reação fotoquímica que produz as nuvens de Neptuno.”
Os cientistas descobriram a ligação entre o ciclo solar e o padrão climático nublado de Netuno observando 2,5 ciclos de atividade de nuvens registrados ao longo do período de 29 anos de observações netunianas. Durante este período, a refletividade do planeta aumentou em 2002 e depois diminuiu em 2007. Netuno tornou-se brilhante novamente em 2015, depois escureceu em 2020 para o nível mais baixo já observado, que foi quando a maioria das nuvens desapareceu.
As mudanças no brilho de Netuno causadas pelo Sol parecem aumentar e diminuir relativamente em sincronia com o ir e vir das nuvens no planeta. No entanto, há um intervalo de dois anos entre o pico do ciclo solar e a abundância de nuvens observadas em Netuno. As mudanças químicas são causadas pela fotoquímica, que acontece no alto da atmosfera superior de Netuno e leva tempo para formar nuvens.
“É fascinante poder usar telescópios na Terra para estudar o clima de um mundo a mais de 4,0 mil milhões de quilómetros de distância de nós”, disse Carlos Alvarez, astrónomo do Observatório Keck e co-autor do estudo. “Os avanços na tecnologia e nas observações permitiram-nos restringir os modelos atmosféricos de Neptuno, que são fundamentais para compreender a correlação entre o clima do gigante gelado e o ciclo solar.”
No entanto, é necessário mais trabalho. Por exemplo, embora um aumento na luz solar UV possa produzir mais nuvens e neblina, também pode escurecê-las, reduzindo assim o brilho geral de Netuno. As tempestades em Netuno que surgem da atmosfera profunda afetam a cobertura de nuvens, mas não estão relacionadas com nuvens produzidas fotoquimicamente e, portanto, podem complicar os estudos de correlação com o ciclo solar. Observações contínuas de Netuno também são necessárias para ver quanto tempo durará a atual quase ausência de nuvens.
A equipe de pesquisa continua monitorando a atividade da nuvem de Netuno. “Vimos mais nuvens nas imagens mais recentes do Keck, tiradas durante o mesmo período em que o Telescópio Espacial James Webb da NASA observou o planeta; estas nuvens foram vistas em particular nas latitudes setentrionais e em altitudes elevadas, como esperado pelo aumento observado na fluxo solar UV nos últimos aproximadamente 2 anos”, disse de Pater.
Os dados combinados do Hubble, do Telescópio Espacial Webb, do Observatório Keck e do Observatório Lick permitirão investigações adicionais sobre a física e a química que levam ao aparecimento dinâmico de Netuno, o que por sua vez pode ajudar a aprofundar a compreensão dos astrônomos não apenas sobre Netuno, mas também de exoplanetas, uma vez que se pensa que muitos dos planetas além do nosso sistema solar têm qualidades semelhantes às de Netuno.
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