Por anos, Saturno parecia estar fazendo algo impossível: mudar sua taxa de rotação, como se o gigante planeta estivesse secretamente treinando para as provas de patinação de velocidade olímpica. Esse resultado intrigante deixou os cientistas coçando a cabeça, presumivelmente em gravidade zero. Agora, pesquisadores usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) dizem que finalmente resolveram o mistério, e o culpado é, naturalmente, um espetáculo de luzes deslumbrante.
As novas descobertas, publicadas no Journal of Geophysical Research: Space Physics, revelam que a aurora de Saturno impulsiona um ciclo poderoso envolvendo calor, ventos e correntes elétricas que podem fazer o planeta parecer girar em velocidades diferentes dependendo de como você o mede. O enigma remonta a décadas, mas ganhou atenção renovada depois que a sonda Cassini da NASA, em 2004, sugeriu que a taxa de rotação de Saturno estava mudando gradualmente – um resultado difícil de explicar porque planetas não alteram simplesmente suas taxas de rotação em escalas de tempo curtas, muito parecido com a opinião da sua tia sobre pizza de abacaxi.
Em 2021, uma equipe liderada pelo Professor Tom Stallard da Universidade de Northumbria propôs uma explicação diferente: a rotação de Saturno não estava realmente mudando. Em vez disso, sinais elétricos ligados à aurora do planeta estavam sendo afetados por ventos na alta atmosfera de Saturno, gerando correntes elétricas que alteravam o sinal auroral que os cientistas usavam para estimar a rotação do planeta. Embora esse estudo explicasse as medições enganosas, uma grande questão permanecia: O que estava impulsionando esses ventos atmosféricos?
Para investigar, Stallard e colegas recorreram ao Telescópio Espacial James Webb, observando a região auroral norte de Saturno continuamente por um dia inteiro de Saturno. A equipe se concentrou na luz infravermelha emitida por uma molécula conhecida como cátion tri-hidrogênio, que se forma na alta atmosfera de Saturno e serve como um indicador natural de temperatura. Ao analisar seu brilho, eles criaram os mapas mais detalhados já produzidos de temperaturas e densidades de partículas carregadas dentro da região auroral de Saturno. A melhoria na precisão foi dramática: medições anteriores carregavam incertezas de aproximadamente 50 graus Celsius, mas as observações do JWST foram cerca de dez vezes mais precisas, permitindo que os cientistas identificassem padrões localizados de aquecimento e resfriamento pela primeira vez.
Os novos dados corresponderam de perto às previsões de modelos de computador desenvolvidos há mais de uma década. No entanto, os modelos só funcionavam se a fonte do aquecimento atmosférico estivesse localizada exatamente onde as partículas aurorais mais fortes entram na atmosfera de Saturno. Os resultados indicam que a aurora de Saturno está fazendo muito mais do que criar um show de luzes deslumbrante – é essencialmente uma bomba de calor planetária. A energia depositada pela aurora aquece regiões específicas da atmosfera, gerando ventos, que então criam correntes elétricas. Essas correntes ajudam a alimentar a própria aurora, que continua aquecendo a atmosfera e sustentando todo o ciclo.
O pesquisador principal, Professor Tom Stallard, disse: "O que estamos vendo é essencialmente uma bomba de calor planetária. A aurora de Saturno aquece sua atmosfera, a atmosfera impulsiona ventos, os ventos produzem correntes que alimentam a aurora, e assim por diante. O sistema se alimenta a si mesmo." Ele acrescentou que essas novas observações, possibilitadas pelo JWST, finalmente fornecem as evidências necessárias para fechar o ciclo de um mistério que intrigou os cientistas por décadas.
A descoberta pode ter significado muito além de um único planeta. Pesquisadores encontraram evidências de que a atmosfera e a magnetosfera de Saturno – a vasta região do espaço moldada pelo campo magnético do planeta – estão intimamente conectadas, com atividade na atmosfera influenciando as condições na magnetosfera enquanto a magnetosfera alimenta energia de volta para a atmosfera. Essa troca contínua pode ajudar a explicar por que o processo permanece estável por longos períodos – e, de acordo com os pesquisadores, interações semelhantes podem ocorrer em outros planetas também. "Se as condições atmosféricas de um planeta podem impulsionar correntes para fora na magnetosfera, isso pode ter implicações para a compreensão de como os planetas interagem com seu ambiente espacial", disse Stallard.