“Coração de nitrogênio” comanda a circulação do ar em Plutão

Estudo revela que Tombaugh Regio, a misteriosa estrutura plutoniana rica em nitrogênio descoberta pela sonda New Horizons, tem íntima relação com os padrões atmosféricos do pequeno planeta

Imagem de Plutão obtida pela New Horizons, com o Tombaugh Regio na parte inferior direita: clima inusitado. Crédito: Nasa/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Um “coração pulsante” de nitrogênio congelado controla os ventos de Plutão e pode dar origem a características em sua superfície, de acordo com um novo estudo publicado na revista “Journal of Geophysical Research: Planets“, da American Geophysical Union (AGU).

Tombaugh Regio, a famosa estrutura plutoniana em forma de coração, rapidamente se tornou famosa depois que a missão New Horizons, da Nasa, capturou imagens do planeta anão em 2015 e revelou que ele não é o árido mundo que os cientistas imaginavam.

Uma nova pesquisa mostra que esse “coração de nitrogênio” rege a circulação atmosférica do planeta. Descobrir como a atmosfera de Plutão se comporta fornece aos cientistas outro lugar para comparar com o nosso planeta. Tais descobertas podem identificar características semelhantes e distintas entre a Terra e um planeta anão a bilhões de quilômetros de distância.

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Também encontrado no ar terrestre, o nitrogênio compreende a maior parte da fina atmosfera de Plutão, juntamente com pequenas quantidades de monóxido de carbono e de metano. O nitrogênio congelado também cobre parte da superfície plutoniana na forma de um coração. Durante o dia, uma fina camada desse gelo nitrogenado se aquece e se transforma em vapor. À noite, o vapor se condensa e mais uma vez forma gelo. Cada sequência é como um batimento cardíaco, bombeando ventos de nitrogênio ao redor do planeta anão.

Fenômeno único

A nova pesquisa sugere que esse ciclo empurra a atmosfera plutoniana para circular na direção oposta à sua rotação – um fenômeno único chamado retro-rotação. À medida que o ar chicoteia perto da superfície, ele transporta calor, grãos de gelo e partículas de neblina para criar faixas e planícies escuras de vento nas regiões norte e noroeste.

“Isso destaca o fato de que a atmosfera e os ventos de Plutão – mesmo que a densidade da atmosfera seja muito baixa – podem afetar a superfície”, disse Tanguy Bertrand, astrofísico e cientista planetário do Centro de Pesquisa Ames da Nasa, na Califórnia, e principal autor do estudo.

A maior parte do gelo de nitrogênio de Plutão está confinada ao Tombaugh Regio. Seu “lobo esquerdo” é uma camada de gelo de 1.000 quilômetros localizada em uma bacia de 3 km de profundidade chamada Sputnik Planitia – uma área que retém a maior parte do gelo de nitrogênio do planeta anão devido à sua baixa elevação. O “lobo direito” do coração é composto por planaltos e geleiras ricas em nitrogênio que se estendem para a bacia.

“Antes da New Horizons, todos pensavam que Plutão seria completamente plano, quase sem diversidade”, disse Bertrand. “Mas é completamente diferente. Tem muitas paisagens diferentes e estamos tentando entender o que está acontecendo lá.”

Ventos ocidentais

Bertrand e seus colegas decidiram determinar como o ar circulante – que é 100 mil vezes mais fino que o da Terra – pode moldar características na superfície. A equipe retirou dados do sobrevoo da New Horizons em 2015 para representar a topografia de Plutão e suas mantas de gelo nitrogenado. Eles então simularam o ciclo do nitrogênio com um modelo de previsão do tempo e avaliaram como os ventos sopravam pela superfície.

O grupo descobriu que os ventos de Plutão acima de 4 quilômetros sopram para oeste – na direção oposta à rotação oriental do planeta anão – em uma rotação inversa durante a maior parte do ano. Como o nitrogênio dentro de Tombaugh Regio se vaporiza no norte e se torna gelo no sul, seu movimento desencadeia ventos para o oeste, de acordo com o novo estudo. Nenhum outro lugar no Sistema Solar tem essa atmosfera, exceto, talvez, Tritão, a maior lua de Netuno.

Os pesquisadores também descobriram uma forte corrente de ar próximo da superfície, em movimento rápido, ao longo da fronteira ocidental da bacia da Sputnik Planitia. O fluxo de ar é como os padrões de vento na Terra, como o Kuroshio ao longo da borda oriental da Ásia. A condensação de nitrogênio atmosférico no gelo impulsiona esse padrão de vento, de acordo com as novas descobertas. As altas falésias da Sputnik Planitia prendem o ar frio dentro da bacia, onde circula e fica mais forte à medida que passa pela região oeste.

A intensa existência da corrente na fronteira ocidental empolgou Candice Hansen-Koharcheck, cientista planetária do Instituto de Ciência Planetária em Tucson, Arizona, que não estava envolvida com o novo estudo.

Modelos avançados

“É o tipo de coisa que se deve à topografia ou às especificidades do cenário”, disse ela. “Impressionou-me que os modelos de Plutão tenham avançado a tal ponto que você pode falar sobre o clima regional.”

Em uma escala mais ampla, Hansen-Koharcheck achou o novo estudo intrigante. “Todo esse conceito do coração pulsante de Plutão é uma maneira maravilhosa de pensar sobre isso”, acrescentou.

Esses padrões de vento provenientes do coração de nitrogênio de Plutão podem explicar por que existem planícies escuras e raias de vento a oeste da Sputnik Planitia. Os ventos poderiam transportar calor – o que aqueceria a superfície – ou poderiam corroer e escurecer o gelo transportando e depositando partículas de neblina. Se os ventos no planeta anão girassem em uma direção diferente, suas paisagens poderiam parecer completamente diferentes.

“A Sputnik Planitia pode ser tão importante para o clima de Plutão quanto o oceano para o clima da Terra”, disse Bertrand. “Se você remover a Sputnik Planitia – se remover o coração de Plutão – não terá a mesma circulação”, acrescentou.