O mistério da super-rotação da atmosfera de Vénus, explicado por investigadores

Investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço fazem novos contributos na perceção dos padrões de ondas atmosféricas no lado noturno de Vénus.

Publicado 3/06/2021, 09:36
Vénus

Composição de uma imagem de Vénus obtida no infravermelho com a Via Láctea em fundo. 

Fotografia de Vénus – ISAS/JAXA (modificada), fundo – John Colosimo (colosimophotography.com)/ESO

Vénus é um planeta de rotação lenta, mas com ventos constantes que vão para além dos mais devastadores furacões na Terra, qualquer leve brisa poderá fazer parte da chave para a misteriosa super-rotação da sua atmosfera.

A super-rotação da atmosfera de Vénus consiste no facto de os ventos paralelos ao equador, ou ventos zonais, serem responsáveis por a atmosfera completar uma volta ao planeta, em apenas pouco mais de quatro dias terrestres, ou seja, 60 vezes mais rápido do que o período de rotação do globo sólido, que é de 243 dias terrestres.

Um estudo liderado por José Silva, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), publicado na revista científica Astronomy & Astrophysics, procurou por padrões de ondas nas nuvens baixas, a cerca de 47 quilómetros de altitude, em mais de 5500 imagens dos arquivos de duas missões espaciais ao planeta.

As ondas de gravidade de Vénus

Esta é a maior pesquisa de sempre por ondas atmosféricas no lado noturno de Vénus, e é agora uma base de dados que poderá indiciar aquilo que as está a criar. O papel das ondas de gravidade na circulação da atmosfera ainda é difuso, mas os dados apresentados podem auxiliar o trabalho que está atualmente a ser feito em modelização da atmosfera.

As ondas atmosféricas de gravidade têm sido alvo de cada vez mais atenção, devido ao seu papel no transporte de energia em atmosferas planetárias, e podem ser uma das chaves na explicação do mecanismo que gera e mantém a super-rotação da atmosfera de Vénus.

Numa região baixa da atmosfera, próximo da temperatura que derrete chumbo típico da superfície do planeta, o ar flui como água numa panela em ebulição. As suas células convectivas podem alimentar ondas que, por sua vez, podem forçar a dinâmica das camadas superiores, a cerca de 70 quilómetros de altitude, onde o fluxo principal circula.

Estas podem não ser a única fonte de ondas, de acordo com a análise dos investigadores, feita em imagens obtidas em 2007 e 2008, com o Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer, um espectrómetro de imagem no visível, infravermelho e radiação térmica, da missão Venus Express, da Agência Espacial Europeia (ESA) e, em 2016, com o instrumento IR2, da missão Akatsuki, da Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA).

Estima-se mais do que uma fonte geradora das ondas atmosféricas de gravidade de Vénus

As ondas atmosféricas de gravidade que se manifestam nas nuvens baixas podem ter mais do que apenas uma fonte geradora dominante, dada a sua grande diversidade. As simulações da atmosfera são feitas por computador, com modelos físicos completos, nas quais os investigadores do IA estão também ativamente envolvidos.

Imagem obtida no infravermelho pela câmara IR2 da sonda Akatsuki, da agência espacial japonesa JAXA, processada, invertida e colorizada. Nela é possível observar exemplos de ondas de gravidade atmosféricas.

Fotografia de PLANET-C Project Team/José Silva et al., 2021

Os investigadores têm mostrado que diferenças a curta distância na velocidade ou na direção do vento vertical, podem afetar o comprimento de onda e a direção de ondas atmosféricas. O estudo dos ventos verticais e do transporte vertical ganhou, assim, uma nova janela.

Descobriu-se que duas técnicas de medida usadas em simultâneo, mas a milhões de quilómetros entre si, com telescópios na Terra e sondas mesmo por cima de Vénus, têm estado a sondar a velocidade dos ventos horizontais a duas altitudes ligeiramente diferentes. Os resultados foram publicados, em abril último, na revista científica Atmosphere.

Esta diferença é muito importante, pois permite-nos estudar e estimar a componente vertical do vento, ainda para mais numa região de extremo interesse em termos dinâmicos. Pedro Machado, do IA e de Ciências ULisboa, líder da análise e coautor do primeiro artigo, indica que essa é a zona onde a atmosfera acelera até atingir um máximo do vento zonal, paralelo ao equador, e do vento meridional, perpendicular ao equador.

Técnica desenvolvida em Portugal permite medir os ventos zonal e meridional

O grupo de Pedro Machado está a medir a velocidade horizontal de ambos os ventos zonal e meridional através de uma técnica desenvolvida no IA, que utiliza desvios de Doppler na luz solar refletida pelas nuvens de Vénus na direção de telescópios na Terra.

A sua precisão, com recurso a espectrógrafos de alta resolução no Telescópio Canada France Hawaii, ou no Very Large Telescope (VLT), do ESO, no Chile, é notavelmente comparável à obtida com as dispendiosas missões espaciais que têm estado a rastrear os movimentos das nuvens mesmo por cima de Vénus: Venus Express e Akatsuki.

A investigação tem como objetivo fornecer uma visão mais aprofundada das ondas de gravidade atmosférica na nuvem inferior e permitir trabalhos de acompanhamento sobre a sua influência na circulação geral de Vénus, aproveitando dois instrumentos que visam a mesma camada de nuvem de Vénus em diferentes períodos.

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