[Astronovas] MODELO CLIMATICO DE TITC REVELA UMA ATMOSFERA COMPLEXA

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MODELO CLIMÁTICO DE TITÃ REVELA UMA ATMOSFERA COMPLEXA

Nem só de telescópios vive a Astrofísica. Simulações em computador utilizando um 
modelo desenvolvido por investigadores franceses e pelo astrofísico David Luz, 
do OAL, permitiram compreender melhor vários aspectos da meteorologia de Titã 
até aqui desconhecidos.

Maior do que Mercúrio, Titã é o maior do sistema de satélites do planeta 
Saturno. Juntamente com a Terra, Vénus e Marte, forma o conjunto dos quatro 
objectos do Sistema Solar com atmosferas do tipo terrestre. Constituída 
principalmente por azoto e com uma pressão de 1.5 bar à superfície, a atmosfera 
de Titã assemelha-se à nossa na composição e na pressão. Mas as semelhanças 
terminam aí, pois a temperatura não ultrapassa os 93 graus kelvin (180 graus 
negativos) e o segundo componente é o gás metano, e não o oxigénio. O vapor de 
água só existe em ínfimas quantidades, mas o metano, que condensa a muito baixas 
temperaturas, sofre um ciclo de condensação/evaporação semelhante ao ciclo 
hidrológico terrestre. 

Escondido do olhar dos astrónomos por uma atmosfera espessa e quase totalmente 
opaca, Titã tem a maior superfície do Sistema Solar ainda por explorar. A sonda 
Voyager 1, aquando da sua passagem pelo sistema de Saturno em 1980, apenas 
conseguiu fotografar a bruma atmosférica que lhe dá um aspecto alaranjado, e a 
principal conclusão foi que o hemisfério sul era mais brilhante que o hemisfério 
norte. Outros instrumentos mediram a temperatura e a composição atmosféricas. 
Todas as medições indicaram diferenças importantes entre os hemisférios norte e 
sul, sendo algumas das espécies químicas 10 vezes mais abundantes no hemisfério 
norte, onde a bruma era também mais espessa. Estas diferenças surpreenderam, 
pois em 1980 Titã encontrava-se no equinócio, o ponto da órbita em que os dois 
hemisférios recebiam a mesma quantidade de luz solar e deveriam ser, portanto, 
equivalentes.

As  moléculas orgânicas que dão origem à bruma formam-se na alta atmosfera por 
acção da luz ultravioleta do sol. Juntando-se a outras moléculas aumentam de 
tamanho, formando agregados, que caem e se depositam na superfície. A acumulação 
de agregados entre a superfície e uma zona a 300 km de altitude produz a camada 
principal de bruma. Uma segunda camada foi detectada a 370 km, destacada da 
primeira, mas o mecanismo da sua formação permanecia por explicar.

Para interpretar os resultados David Luz desenvolveu e utilizou um modelo da 
atmosfera de Titã semelhante aos que usam os climatologistas para estudar o 
clima terrestre. O chamado modelo de circulação geral da atmosfera de Titã 
simula em computador os diferentes processos físicos em acção, como a absorção e 
a dispersão da luz solar pelas espécies químicas que compõem a atmosfera e pela 
bruma, as reacções químicas que ocorrem a alta altitude, e os ventos. Numa série 
de artigos publicados, a equipa conseguiu mostrar como aqueles  efeitos se 
conjugam para produzir as assimetrias observadas entre os dois hemisférios.

Tal como na Terra, em Titã é a inclinação do eixo de rotação relativamente ao 
plano da órbita que produz as estações do ano. Mas, ao contrário do nosso 
planeta, nos 29 anos terrestres que dura o ano de Titã existem apenas duas 
estações, Verão e Inverno, com um curto período de transição a separá-las. No 
hemisfério de Verão os ventos formam uma coluna de ar ascendente que se dirige 
para o hemisfério de Inverno e aí desce sobre o pólo. A simulação mostrou que 
durante o longo Inverno de Titã os ventos na alta atmosfera transportam os 
agregados em suspensão para o hemisfério de Inverno, tornando a atmosfera aí 
mais opaca. As partículas de bruma mais pequenas são mais facilmente levadas 
pelo vento e nunca chegam a cair sobre a superfície, formando a camada de bruma 
destacada. Por outro lado, a coluna de ar descendente enriquece a baixa 
atmosfera em moléculas que se formaram a alta altitude, o que explica a maior 
abundância de espécies químicas detectada no hemisfério norte.

Na Terra, a região da estratosfera sobre o pólo de Inverno é mantida em 
isolamento das baixas latitudes por ventos fortes, conservando assim duas 
regiões de composições e temperaturas diferentes. Durante a Primavera, é um tipo 
de ondas atmosféricas, chamadas ondas de Rossby, que quebram o isolamento 
misturando o ar quente das baixas latitudes com ar frio vindo do pólo. Os 
investigadores demonstraram que um efeito semelhante ocorre na atmosfera de 
Titã, provando a importância das ondas atmosféricas na circulação global e na 
composição. Uma diferença que foi observada relativamente à Terra é que em Titã 
o ciclo de isolamento-mistura dura meio ano, e portanto as diferenças de 
composição criadas durante o Inverno persistem até ao Verão seguinte.

Os resultados foram publicados recentemente em três artigos na revista Icarus, 
de ciências planetárias. Um quarto artigo será publicado proximamente. O modelo 
de circulação geral da atmosfera de Titã foi desenvolvido pelos planetólogos 
Frédéric Hourdin e Sébastien Lebonnois, do Laboratório de Meteorologia Dinâmica, 
em Paris, Pascal Rannou, da Universidade de Versailles, e por David Luz, do OAL, 
principal autor de dois dos artigos.