O que os topos das nuvens de Urano têm em comum com os ovos podres?

Esta imagem de um crescente de Urano, tirada pela Voyager 2 em 24 de janeiro de 1986, revela sua atmosfera gelada azul. Apesar do sobrevôo da Voyager 2, a composição da atmosfera permaneceu um mistério até agora.Crédito da imagem: NASA / JPL

O sulfeto de hidrogênio, o gás que dá a ovos podres seu odor característico, permeia a atmosfera superior do planeta Urano - como tem sido debatido por muito tempo, mas nunca definitivamente provado. Com base em observações espectroscópicas sensíveis com o telescópio Gemini North, os astrônomos descobriram o turbilhão de gases nocivos no alto das nuvens do planeta gigante. Esse resultado resolve um mistério teimoso e antigo de um de nossos vizinhos no espaço.

Mesmo depois de décadas de observações e de uma visita da espaçonave Voyager 2, Urano manteve um segredo crítico, a composição de suas nuvens. Agora, um dos principais componentes das nuvens do planeta finalmente foi verificado.

Patrick Irwin, da Universidade de Oxford, Reino Unido, e colaboradores globais espectroscopicamente dissecaram a luz infravermelha de Urano capturada pelo telescópio Gemini North, de 8 metros, no Maunakea, no Havaí. Eles encontraram o sulfeto de hidrogênio, o gás odioso que a maioria das pessoas evita, no topo das nuvens de Urano. A evidência há muito procurada é publicada na edição de 23 de abril da revista Nature Astronomy .

Os dados de Gemini, obtidos com o Espectrômetro de Campo Integral Próximo do Infravermelho (NIFS), amostraram a luz solar refletida de uma região imediatamente acima da camada de nuvem visível principal na atmosfera de Urano. "Embora as linhas que estávamos tentando detectar estivessem apenas lá, fomos capazes de detectá-las sem ambigüidade, graças à sensibilidade do NIFS em Gêmeos, combinada com as excelentes condições em Maunakea", disse Irwin. "Embora soubéssemos que essas linhas estariam no limite da detecção, decidi tentar encontrá-las nos dados de Gêmeos que adquirimos."

"Este trabalho é um uso surpreendentemente inovador de um instrumento originalmente projetado para estudar os ambientes explosivos em torno de enormes buracos negros nos centros de galáxias distantes", disse Chris Davis, da Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos, um dos principais financiadores do telescópio Gemini. "Usar o NIFS para resolver um mistério de longa data em nosso próprio Sistema Solar é uma extensão poderosa de seu uso." Davis acrescenta.

Os astrônomos há muito tempo debatem a composição das nuvens de Urano e se o sulfeto de hidrogênio ou a amônia dominam a nuvem, mas faltam evidências definitivas. "Agora, graças aos melhores dados da linha de absorção de sulfeto de hidrogênio e aos maravilhosos espectros de Gêmeos, temos a impressão digital que capturou o culpado", diz Irwin. As linhas de absorção espectroscópica (onde o gás absorve parte da luz infravermelha da luz solar refletida) são especialmente fracas e difíceis de detectar, de acordo com Irwin.

A detecção de sulfeto de hidrogênio no alto do barranco de Urano (e presumivelmente de Netuno) contrasta com os planetas gigantes internos de gás, Júpiter e Saturno, onde nenhum sulfeto de hidrogênio é visto acima das nuvens, mas sim a amônia. A maior parte das nuvens superiores de Júpiter e Saturno é composta de gelo de amônia, mas parece que este não é o caso de Urano. Essas diferenças na composição atmosférica lançam luz sobre questões sobre a formação e a história dos planetas.

Leigh Fletcher, membro da equipe de pesquisa da Universidade de Leicester, no Reino Unido, acrescenta que as diferenças entre os decks das nuvens dos gigantes gasosos (Júpiter e Saturno), e os gigantes do gelo (Urano e Netuno), provavelmente foram impressas. de volta durante o nascimento desses mundos. "Durante a formação do nosso Sistema Solar, o equilíbrio entre o nitrogênio e o enxofre (e, portanto, a amônia e o sulfeto de hidrogênio recém-detectado por Urano) foi determinado pela temperatura e localização da formação do planeta."

Outro fator na formação inicial de Urano é a forte evidência de que os planetas gigantes do nosso Sistema Solar provavelmente migraram de onde eles inicialmente se formaram. Portanto, confirmar esta informação de composição é inestimável na compreensão do local de nascimento, evolução e modelos de refinação das migrações planetárias de Urano.

De acordo com Fletcher, quando uma nuvem se forma por condensação, ela bloqueia o gás formador de nuvens em um reservatório interno profundo, escondido sob os níveis que normalmente podemos ver com nossos telescópios. "Apenas uma pequena quantidade permanece acima das nuvens como um vapor saturado", disse Fletcher. "E é por isso que é tão desafiador capturar as assinaturas de amônia e sulfeto de hidrogênio acima dos decks de nuvens de Urano. As capacidades superiores de Gêmeos finalmente nos deram essa chance de sorte", conclui Fletcher.

Glenn Orton, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, e outro membro da equipe de pesquisa observa: "Suspeitamos fortemente que o gás sulfídrico estava influenciando o milímetro e o espectro de rádio de Urano por algum tempo, mas não conseguimos atribuir a absorção necessária para identificá-lo positivamente.Agora, essa parte do quebra-cabeça também está se encaixando ".

Embora os resultados estabeleçam um limite inferior para a quantidade de sulfeto de hidrogênio em torno de Urano, é interessante especular quais seriam os efeitos em humanos, mesmo nessas concentrações. "Se um humano infeliz descesse pelas nuvens de Urano, eles seriam confrontados com condições muito desagradáveis ​​e odiosas." Mas o mau cheiro não seria o pior de acordo com Irwin. "O sufocamento e a exposição na atmosfera negativa de 200 graus Celsius feita principalmente de hidrogênio, hélio e metano cobravam seu preço muito antes do cheiro", conclui Irwin.

As novas descobertas indicam que, embora a atmosfera possa ser desagradável para os seres humanos, este vasto mundo é um terreno fértil para investigar a história inicial do nosso Sistema Solar e talvez compreender as condições físicas de outros grandes mundos gelados que orbitam as estrelas além do nosso Sol.

Fonte: https://www.eurekalert.org