Simulação ajuda a explicar o misterioso hexágono de Saturno

10 de outubro de 2020

Um novo estudo da misteriosa tempestade em forma de hexágono no polo norte de Saturno sugere que este fenômeno é na verdade o resultado da atividade que ocorre em todo o planeta.

Em um novo artigo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, os cientistas dizem que o furacão de aparência não natural ocorre quando os fluxos atmosféricos através de Saturno criam grandes e pequenos vórtices semelhantes a ciclones. Essas tempestades muito provavelmente giram profundamente dentro do planeta e os funis de convecção das tempestades e "beliscam" os fluxos atmosféricos, confinando-os ao topo de Saturno em uma forma hexagonal.

“O padrão de fluxo hexagonal em Saturno é um exemplo notável de auto-organização turbulenta”, escreveram os pesquisadores em seu artigo. “Nosso modelo produz simultaneamente e de forma autoconsistente jatos zonais alternados, o ciclone polar e estruturas poligonais semelhantes a hexágonos semelhantes às observadas em Saturno.”

A bizarra estrutura de nuvem de seis lados circundando todo o polo norte de Saturno foi sugerida quando a espaçonave Voyager passou pelo planeta 40 anos atrás em novembro de 1980. A espaçonave Cassini chegou à órbita de Saturno em 2004, mas não foi capaz de tirar imagens de naquela região até 2007. Imagens impressionantes mostraram a estrutura hexagonal em detalhes.

“Vemos tempestades na Terra regularmente e elas estão sempre em espiral, às vezes circulares, mas nunca algo com segmentos de hexágono ou polígonos com bordas”, disse Rakesh K. Yadav, pesquisador associado do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Harvard, coautor no papel. “Isso é realmente impressionante e completamente inesperado. A questão em Saturno é: como um sistema tão grande se formou e como um sistema tão grande pode permanecer inalterado neste grande planeta? ”

A tempestade de seis lados está apenas no polo norte. Embora o polo sul de Saturno também tenha uma grande tempestade, parece mais um furacão com um olho gigante. Dados da Cassini mostraram que o hexágono se estendeu muito mais fundo do que os cientistas esperavam anteriormente, com estimativas iniciais chegando a 100 km (60 milhas) abaixo do topo das nuvens. Mas o novo modelo criado por Yadav e o professor de geofísica Jeremy Bloxham sugere que a tempestade pode ter milhares de quilômetros de profundidade.

Os cientistas fizeram uma simulação de computador dos fluxos atmosféricos de Saturno por um mês. Ele mostrou que um fenômeno chamado convecção térmica profunda - que ocorre quando o calor é transferido de um lugar para outro pelo movimento de fluidos ou gases - pode inesperadamente dar origem a fluxos atmosféricos que criam grandes ciclones polares e um padrão de jato de alta latitude para o leste. Quando estes se misturam no topo do planeta, formam uma forma inesperada. E porque as tempestades se formam nas profundezas do planeta, os cientistas disseram que isso torna o hexágono furioso e persistente.

A simulação, baseada em dados reais da missão Cassini, revelou que tempestades menores na atmosfera de Saturno cercam uma grande corrente de jato horizontal soprando para leste perto do polo norte do planeta. As tempestades menores interagem com o sistema de jato maior e, como resultado, efetivamente beliscam o jato oriental e o confinam ao topo do planeta. O processo de pinçamento deforma o fluxo em um hexágono.

O hexágono de Saturno visto pela Voyager 1 em 1980 (NASA)

 

“Este jato está dando a volta ao redor do planeta e tem que coexistir com essas tempestades localizadas [menores]”, disse Yadav. “Pense assim: imagine que temos um elástico e colocamos um monte de elásticos menores em torno dele e, em seguida, simplesmente apertamos a coisa inteira de fora. Esse anel central vai ser comprimido alguns centímetros e terá uma forma estranha com um certo número de arestas. Essa é basicamente a física do que está acontecendo. Temos essas tempestades menores e elas estão basicamente beliscando as tempestades maiores na região polar e, uma vez que precisam coexistir, precisam encontrar um espaço para abrigar basicamente cada sistema. Ao fazer isso, eles acabam fazendo essa forma poligonal. ”

Os pesquisadores disseram que seu modelo de computador não produziu um hexágono perfeito. Em vez disso, a forma que viram era um polígono de nove lados que se movia mais rápido do que a tempestade de Saturno. Ainda assim, eles disseram, a forma serve como prova de conceito para a tese geral sobre como a gigantesca tempestade se formou e por que ela permaneceu relativamente inalterada por quase 40 anos.

Yadev e Bloxham disseram que precisam de mais dados atmosféricos de Saturno para refinar ainda mais seu modelo e criar uma imagem mais precisa do que está acontecendo a longo prazo com a tempestade. “A motivação científica é basicamente entender como Saturno surgiu e como ele evolui ao longo do tempo”, disse Yadav.

TRADUZIDO DE:

https://www.universetoday.com/148247/simulation-helps-explain-saturns-mysterious-hexagon/