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Astronomia22/06/2022

O misterioso polo vermelho de Caronte: cientistas propõem uma explicação

Novas descobertas sugerem que drásticas ondas sazonais na fina atmosfera de Caronte combinadas com a luz que quebra a geada de metano em condensação podem ser a chave para entender as origens das zonas polares vermelhas do satélite de Plutão. Crédito: Nasa/Johns Hopkins APL/SwRI

22/06/22 - 10h34min

Cientistas do Southwest Research Institute (EUA) combinaram dados da missão New Horizons da Nasa com novos experimentos de laboratório e modelagem exosférica para revelar a provável composição da calota vermelha na lua de Plutão, Caronte, e como ela pode ter se formado. Essa primeira descrição da atmosfera dinâmica de metano de Caronte usando novos dados experimentais fornece um vislumbre fascinante das origens da mancha vermelha dessa lua, conforme descrito em dois artigos recentes, publicados nas revistas Geophysical Research Letters e Science Advances.

“Antes da New Horizons, as melhores imagens do Hubble de Plutão revelavam apenas uma bolha difusa de luz refletida”, disse Randy Gladstone, do Southwest Research Institute (SwRI), membro da equipe científica da New Horizons. “Além de todas as características fascinantes descobertas na superfície de Plutão, o sobrevoo revelou uma característica incomum em Caronte, uma surpreendente calota vermelha centrada em seu polo norte.”

Logo após o encontro de 2015, os cientistas da New Horizons propuseram que um material avermelhado “semelhante a tolina” no polo de Caronte poderia ser sintetizado pela luz ultravioleta quebrando as moléculas de metano. Estas são capturadas depois de escapar de Plutão e depois congeladas nas regiões polares da lua durante suas longas noites de inverno. As tolinas são resíduos orgânicos pegajosos formados por reações químicas alimentadas pela luz – neste caso o brilho ultravioleta Lyman-alfa espalhado por moléculas de hidrogênio interplanetárias.

Surtos sazonais

“Nossas descobertas indicam que surtos sazonais drásticos na fina atmosfera de Caronte, bem como a luz que quebra a geada de metano em condensação, são fundamentais para entender as origens da zona polar vermelha de Caronte”, disse o dr. Ujjwal Raut, do SwRI, líder do estudo publicado na Science Advances. “Este é um dos exemplos mais ilustrativos e gritantes de interações superfície-atmosféricas até agora observadas em um corpo planetário.”

A equipe replicou realisticamente as condições da superfície de Caronte no novo Centro de Astrofísica de Laboratório e Experimentos de Ciências Espaciais (CLASSE) do SwRI para medir a composição e a cor dos hidrocarbonetos produzidos no hemisfério de inverno do astro à medida que o metano congela sob o brilho Lyman-alfa. A equipe alimentou as medições em um novo modelo atmosférico de Caronte para mostrar o metano se transformando em resíduo no ponto polar norte do satélite.

“Os novos experimentos de ‘fotólise dinâmica’ de nossa equipe forneceram novos limites à contribuição do Lyman-alfa interplanetário para a síntese do material vermelho de Caronte”, disse Raut. “Nosso experimento condensou metano em uma câmara de vácuo ultra-alto sob exposição a fótons Lyman-alfa para replicar com alta fidelidade as condições nos polos de Caronte.”

Os cientistas do SwRI também desenvolveram uma nova simulação de computador para modelar a fina atmosfera de metano de Caronte.

Influência do vento solar

“O modelo aponta para pulsações sazonais ‘explosivas’ na atmosfera de Caronte devido a mudanças extremas nas condições durante a longa jornada de Plutão ao redor do Sol”, disse o dr. Ben Teolis, principal autor do artigo publicado na Geophysical Research Letters.

A equipe inseriu os resultados dos experimentos ultrarrealistas do SwRI no modelo atmosférico para estimar a distribuição de hidrocarbonetos complexos que emergem da decomposição do metano sob a influência da luz ultravioleta. O modelo possui zonas polares gerando principalmente etano, um material incolor que não contribui para uma cor avermelhada.

“Acreditamos que a radiação ionizante do vento solar decompõe a geada polar produzida em Lyman-alfa para sintetizar materiais cada vez mais complexos e mais vermelhos responsáveis ​​​​pelo albedo único nessa lua enigmática”, disse Raut. “O etano é menos volátil que o metano e permanece congelado na superfície de Caronte muito depois do nascer do sol na primavera. A exposição ao vento solar pode converter o etano em depósitos persistentes na superfície avermelhada, contribuindo para a calota vermelha de Caronte.”

“A equipe está pronta para investigar o papel do vento solar na formação do polo vermelho”, disse o dr. Josh Kammer, do SwRI, que garantiu o apoio contínuo do Programa de Análise de Dados da New Frontier da Nasa.

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