Como um bulbo de luz cósmica de um dimmer, Saturno emiti gradualmente menos energia a cada ano desde 2005 até 2009, de acordo com as observações feitas pela sonda Cassini da NASA. Mas diferente de um bulbo comum de lâmpada, o hemisfério sul de Saturno de forma consistente emiti mais energia do que o hemisfério norte. No topo disso, os níveis de energia mudaram com as estações e são diferentes da última vez que uma sonda visitou Saturno no início dos anos de 1980. Essas tendências nunca antes observadas vieram de análises detalhadas de dados de longo prazo obtidos pelo instrumento chamado Composite Infrared Spectrometer (CIRS), um instrumento construído pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Md., bem como uma comparação com dados anteriores obtidos pela sonda Voyager da NASA. Quando combinadas com informações sobre a energia que chegam a Saturno do Sol, os resultados poderiam ajudar os cientistas a entenderem a natureza da fonte de calor interna de Saturno.
“O fato de Saturno atualmente estar emitindo mais do que o dobro da energia que absorve do Sol tem sido um quebra-cabeça por muitas décadas”, disse Kevin Baines, um cientista membro do projeto da Cassini no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia e coautor de um trabalho escrito sobre a energia de Saturno. “O que gera essa energia extra? Esse artigo representa o primeiro passo nessa análise”.
A pesquisa relatada essa semana no Jounal og Geophysical Research-Planets, foi liderada por Liming Li da Cornell university em Ithaca N.Y., atualmente na University of Houston.
“Os dados do instrumento CIRS da Cassini são muito valiosos pois eles nos deram uma imagem completa de Saturno”, disse Li. “Essa é o único conjunto único de dados que fornecem tanta informação sobre esse planeta, e é a primeira vez que se foi capaz de estudar a energia emitida por um planeta gigante em tanto detalhe”.
Os planetas no nosso Sistema Solar perde energia na forma de radiação de calor em comprimentos de onda que são invisíveis para o olho humano. O instrumento CIRS registra comprimentos de onda na região do infravermelho termal, muito distante da luz vermelha onde os comprimentos de onda correspondem a emissão de calor.
“Na ciência planetária tendemos a pensar que os planetas perdem energia de forma igual em todas as direções e de maneira constante”, disse Li. “Agora nós sabemos que em Saturno isso não acontece”. Energia é a quantidade de energia emitida por uma unidade de tempo.
Ao invés disso o fluxo de energia emitido por Saturno é diferente, com o hemisfério sul emitindo aproximadamente um sexto a mais de energia do que o hemisfério norte, explica Li. Esse efeito se ajusta às estações de Saturno, durante esses cinco anos terrestres foi verão no hemisfério sul e inverno no norte. Uma estação em Saturno dura aproximadamente 7 anos terrestres. Como a Terra, Saturno tem essas estações pois o planeta tem seu eixo de rotação inclinado, então um hemisfério receber mais energia do Sol e então experimenta o verão, enquanto que o outro recebe menos energia e está no inverno. O equinócio de Saturno, quando o Sol está diretamente sobre o equador, ocorreu em Agosto de 2009.
Nesse estudo, as estações de Saturno se parecem com as da Terra de outra forma: em cada hemisfério, a temperatura efetiva, que caracteriza a emissão termal para o espaço, começa a esquentar ou a esfriar à medida que a mudança de estação se aproxima. A temperatura efetiva fornece uma maneira simples de rastrear a resposta da atmosfera de Saturno devido as mudanças de estação que são complicadas pois o clima de Saturno é variável e a atmosfera tende a reter calor. As observações da Cassini revelaram que a temperatura efetiva no hemisfério norte caiu gradualmente desde 2005 até 2008 e começou a subir novamente em 2009. No hemisfério sul a temperatura efetiva tem esfriado desde 2005 até 2009.
A energia emitida por cada hemisfério cresce e cai ao juntamente com a temperatura efetiva. Mesmo assim, durante esse período de cinco anos, o planeta como um todo parece estar se esfriando vagarosamente e desse modo emitindo menos energia.
Para descobrir se mudanças similares aconteceram em Saturno durante o período de um ano, os pesquisadores observaram os dados coletados pela sonda Voyager em 1980 e 1981 e não viram o desbalanceamento entre os hemisférios norte e sul. Na verdade, as duas regiões eram muito mais consistentes uma com a outra.
Mas por que a Voyager não observou a mesma diferença de verão versus inverno entre os dois hemisférios? Uma explicação é que os padrões de nuvens profundas poderiam ter flutuado, bloqueando e dispersando a luz infravermelha de forma diferente.
“É razoável pensar que as mudanças na energia emitida por Saturno são relacionadas a cobertura de nuvens”, disse Amy Simon-Miller, que chefia o Planetary Systems Laboratory no Goddard e é coautor do artigo. “À medida que a quantidade de cobertura de nuvens muda, a quantidade de radiação que escapa para o espaço também muda. Isso pode variar durante uma única estação e de uma de Saturno para outro. Mas para entender completamente o que acontece em Saturno, não precisamos da outra metade dessa imagem, ou seja, a quantidade de energia que está sendo absorvida pelo planeta”.
Os cientistas estarão fazendo isso à medida que uma próxima etapa de comparação entre os dados obtidos pelos instrumentos da Cassini, as câmeras que fazem imagens e o espectrômetro de mapeamento infravermelho. O espectrômetro em particular mede a quantidade de luz do Sol que é refletida por Saturno. Pelo fato dos cientistas saberem a quantidade total de energia solar que chega a Saturno, eles podem derivar a quantidade de luz do Sol que é absorvida pelo planeta e assim discernir quanto de calor é emitido pelo próprio planeta. Esses cálculos ajudam os cientistas a descobrirem o que a atual fonte de aquecimento pode ser e se ela se altera ou não.
Entender melhor o fluxo de calor interno de Saturno “irá aprofundar significantemente nosso entendimento do clima, da estrutura interna e da evolução de Saturno e de outros planetas gigantes”, disse Li.
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