Uma pesquisa recente de cientistas planetários do MIT esclarece por que Júpiter e Saturno exibem padrões de vórtices polares surpreendentemente diferentes. O estudo sugere que estas diferenças não são aleatórias, mas sim ligadas à composição e densidade do material nas profundezas do interior de cada planeta – uma descoberta com implicações significativas para a compreensão da estrutura dos gigantes gasosos.
Características polares contrastantes: redemoinhos de Júpiter versus hexágono de Saturno
As missões Juno e Cassini da NASA forneceram os dados visuais cruciais para este estudo. Juno, que orbita Júpiter desde 2016, capturou imagens do caótico pólo norte do planeta, dominado por múltiplos vórtices rodopiantes, cada um com cerca de 4.800 quilómetros de diâmetro. Em contraste, a Cassini, antes de a sua missão terminar em 2017, observou o pólo norte de Saturno como um vórtice hexagonal único e estável que se estende por quase 30.000 quilómetros.
A questão há muito que intriga os cientistas: porquê padrões tão drasticamente diferentes em planetas de tamanho e composição comparáveis? Tanto Júpiter como Saturno são predominantemente hidrogénio e hélio, tornando a disparidade ainda mais desconcertante.
Um modelo simplificado produz insights surpreendentes
Para resolver este mistério, a equipe do MIT empregou um modelo bidimensional de dinâmica de fluidos – uma simplificação deliberada que se mostrou eficaz. A rápida rotação planetária garante um movimento consistente ao longo do eixo, permitindo aos pesquisadores representar com precisão a evolução do vórtice em duas dimensões, em vez de simulações tridimensionais complexas. Essa abordagem tornou o estudo significativamente mais rápido e eficiente.
A equipe adaptou equações existentes usadas para modelar ciclones na Terra, ajustando-as para se adequarem às condições únicas das regiões polares de Júpiter e Saturno. Ao simular o comportamento do fluido em vários cenários – alterando o tamanho do planeta, a velocidade de rotação, o aquecimento interno e a suavidade/dureza do fluido subjacente – eles observaram padrões consistentes.
A chave: a densidade interior dita a formação de vórtices
As simulações revelaram que a “suavidade” do material no fundo de um vórtice determina o seu tamanho. Material mais macio e leve permite a coexistência de vórtices múltiplos e menores (como os de Júpiter), enquanto material mais denso e duro permite a formação de um único vórtice em escala planetária (como visto em Saturno).
Isto sugere que o interior de Júpiter pode ser composto por materiais mais leves e menos estratificados, enquanto o interior de Saturno pode ser enriquecido com compostos metálicos mais pesados que criam camadas mais fortes.
“O que vemos da superfície… pode nos dizer algo sobre o interior, como o quão macio é o fundo”, observa o estudante Jiaru Shi.
Implicações para a compreensão da estrutura do gigante gasoso
Esta pesquisa fornece uma nova maneira de inferir a composição planetária interna a partir de fenômenos atmosféricos observáveis. O estudo destaca que os padrões de fluidos superficiais não são apenas características estéticas, mas atuam como indicadores de propriedades fundamentais mais profundas. As descobertas aparecerão no Proceedings of the National Academy of Sciences.
Em última análise, compreender estes padrões de vórtices não envolve apenas desvendar o clima planetário; trata-se de obter uma visão mais profunda dos interiores ocultos dos gigantes gasosos e dos processos que moldaram a sua formação.
