Saturno pelas lentes do Webb: novos entendimentos sobre o planeta dos anéis

Terça-feira | 4 de julho, 2023

Saturno é um dos planetas do sistema solar que mais fascinam a humanidade. Com o advento do super telescópio espacial James Webb, os cientistas podem analisar com mais precisão suas características, marcadas por anéis e várias luas, acompanhe nesta matéria especial. A editoria da NASA observa que os dados estão em andamento e podem surgir novas informações.

Os anéis de Saturno brilham nas observações de Webb sobre o planeta anelado

NASA, 30 de junho | Por Tadeu Cesari

Em 25 de junho de 2023, o Telescópio Espacial James Webb da NASA voltou-se ao famoso mundo dos anéis de Saturno para suas primeiras observações de infravermelho próximo do planeta – ou seja, a parte mais próxima do vísivel utilizando o infravermelho para fazer as detecções. As imagens iniciais da NIRCam (Câmera de infravermelho próximo) do Webb já estão fascinando os pesquisadores.

Imagem de Saturno e algumas de suas luas, capturadas pelo instrumento NIRCam do Telescópio Espacial James Webb em 25 de junho de 2023. Nesta imagem monocromática, o filtro NIRCam F323N (3,23 mícrons) foi mapeado em cores com um tom laranja. Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Tiscareno (SETI Institute), M. Hedman (University of Idaho), M. El Moutamid (Cornell University), M. Showalter (SETI Institute), L. Fletcher (University of Leicester), H. Hammel (AURA); processamento de imagem por J. DePasquale (STScI)

O próprio Saturno parece extremamente escuro neste comprimento de onda infravermelha observado pelo telescópio, pois o gás metano absorve quase toda a luz solar que incide na atmosfera. No entanto, os anéis gelados permanecem relativamente brilhantes, levando ao aparecimento incomum de Saturno na imagem de Webb.

Esta imagem foi tirada como parte do programa Webb Guaranteed Time Observation 1247 . O programa incluiu várias exposições muito mais profundas de Saturno, que foram projetadas para testar a capacidade do telescópio de detectar luas fracas ao redor do planeta e seus anéis brilhantes. Quaisquer luas recém-descobertas podem ajudar os cientistas a montar uma imagem mais completa do sistema atual de Saturno, bem como de seu passado.

Esta nova imagem de Saturno mostra claramente os detalhes dentro do sistema de anéis do planeta, juntamente com várias das luas do planeta – Dione, Enceladus e Tethys. Exposições mais profundas adicionais (não mostradas aqui) permitirão que a equipe investigue alguns dos anéis mais fracos do planeta, não visíveis nesta imagem, incluindo o fino anel G e o difuso anel E. Os anéis de Saturno são compostos de uma série de fragmentos rochosos e gelados – as partículas variam em tamanho, desde menores que um grão de areia até algumas tão grandes quanto montanhas na Terra. Os pesquisadores usaram recentemente o Webb para explorar Enceladus e encontraram uma grande pluma saindo do pólo sul da lua que contém partículas e quantidades abundantes de vapor d’água – essa pluma alimenta o anel E de Saturno.

A atmosfera de Saturno também mostra detalhes surpreendentes e inesperados. Embora a espaçonave Cassini tenha observado a atmosfera com maior clareza, esta é a primeira vez que a atmosfera do planeta foi vista com essa nitidez nesse comprimento de onda específico (3,23 mícrons), que é exclusivo do Webb. As estruturas grandes, escuras e difusas no hemisfério norte não seguem as linhas de latitude do planeta, então esta imagem não tem a familiar aparência listrada que é tipicamente vista das camadas atmosféricas mais profundas de Saturno. A irregularidade é uma reminiscência de ondas planetárias de grande escala nos aerossóis estratosféricos – que são suspensões de partículas sólidas e/ou líquidas – acima das nuvens principais, potencialmente semelhantes às visualizadas nas primeiras observações Webb NIRCam de Júpiter .

Ao comparar os pólos norte e sul do planeta nesta imagem, as diferenças na aparência são típicas das mudanças sazonais conhecidas em Saturno. Por exemplo, Saturno está atualmente experimentando o verão do norte, com o hemisfério sul emergindo da escuridão no final do inverno. No entanto, o polo norte é particularmente escuro, talvez devido a um processo sazonal desconhecido que afeta os aerossóis polares em particular. Um pequeno indício de brilho na borda do disco de Saturno pode ser devido à fluorescência de metano em alta altitude (o processo de emissão de luz após absorção de luz), emissão do íon trihidrogênio na ionosfera, ou ambos; a espectroscopia do Webb pode ajudar a confirmar isso.

Missões como a Pioneer 11 da NASA, as Voyagers 1 e 2, a espaçonave Cassini e o Telescópio Espacial Hubble rastrearam a atmosfera e os anéis de Saturno por muitas décadas. Essas observações do Webb são apenas uma amostra do que esse observatório adicionará à história de Saturno nos próximos anos, à medida que a equipe científica se aprofunda nos dados para preparar resultados revisados por outros cientistas.

Créditos científicos
NASA, ESA, CSA, STScI, Matt Tiscareno (SETI Institute), Matt Hedman (University of Idaho), Maryame El Moutamid (Cornell University), Mark Showalter (SETI Institute), Leigh Fletcher (University of Leicester), Heidi Hammel (AURA )

Créditos de processamento de imagem
J. DePasquale (STScI)

Sobre os autores
:: Heidi B. Hammel é uma cientista interdisciplinar Webb que lidera as Observações de Tempo Garantido (GTO) do Ciclo 1 do Webb do sistema solar. Ela é a vice-presidente de ciência da Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia (AURA) em Washington, DC.
:: Leigh Fletcher é professora de ciência planetária na Universidade de Leicester, na Inglaterra. Leigh é o investigador principal de vários Programas de Observação de Tempo Garantido do Webb, incluindo o Programa 1247 destacado aqui.
:: Matt Tiscareno é um Cientista Pesquisador Sênior no SETI Institute, Califórnia, onde estuda a dinâmica de sistemas planetários, incluindo anéis planetários. Ele é um membro integrante da equipe Webb Guaranteed Time Observation para o estudo de Saturno.