JWST descobre novas características na atmosfera de Saturno

Cientistas descobriram novas conexões entre áreas dentro da atmosfera do Planeta Anelado. 

Este conjunto de imagens estáticas de uma animação mostra as características escuras, semelhantes a contas, incrustadas em halos brilhantes que o telescópio espacial capturou. Crédito: NASA/ESA/CSA/Stallard et al 2025

Um estudo da estrutura atmosférica de Saturno usando dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelou características complexas e misteriosas nunca vistas antes em nenhum planeta. Os resultados foram apresentados na semana passada por Tom Stallard, da Universidade de Northumbria, na Reunião Conjunta EPSC-DPS2025 em Helsinque, e publicados na  Geophysical Research Letters .

“Esta oportunidade de usar o JWST foi a primeira vez que conseguimos fazer observações tão detalhadas no infravermelho próximo da aurora e da atmosfera superior de Saturno. Os resultados foram uma surpresa completa”, disse Stallard.

“Antecipávamos ver emissões em faixas amplas nos vários níveis. Em vez disso, observamos padrões em escala fina de esferas e estrelas que, apesar de estarem separadas por enormes distâncias de altitude, podem estar de alguma forma interconectadas — e também podem estar ligadas ao famoso hexágono mais profundo nas nuvens de Saturno. Essas características eram completamente inesperadas e, no momento, são completamente inexplicáveis.”

A equipe internacional de pesquisadores, composta por 23 cientistas de instituições da Inglaterra, Estados Unidos e França, fez as descobertas durante um período de observação contínua de 10 horas em 29 de novembro de 2024, enquanto o JWST rastreava a rotação de Saturno.

A equipe se concentrou na detecção de emissões infravermelhas de uma forma molecular de hidrogênio com carga positiva, o H⁺, que desempenha um papel fundamental nas reações na atmosfera de Saturno. Por isso, pode fornecer informações valiosas sobre os processos químicos e físicos em ação. O Espectrógrafo de Infravermelho Próximo do JWST permitiu à equipe observar íons de H₃⁺ da ionosfera, 1.100 quilômetros acima do que os cientistas consideram ser a superfície de Saturno. O telescópio e seus instrumentos também monitoraram simultaneamente moléculas de metano na estratosfera subjacente, a uma altitude de 600 km.

No plasma eletricamente carregado da ionosfera, a equipe observou uma série de estruturas escuras, semelhantes a contas, incrustadas em halos aurorais brilhantes. Essas estruturas permaneceram estáveis ​​por horas, mas pareceram se deslocar lentamente por períodos mais longos.

Aproximadamente 500 km abaixo, na estratosfera de Saturno, a equipe descobriu uma estrutura assimétrica em forma de estrela. Essa estrutura incomum se estendia a partir do polo norte de Saturno. Apenas quatro dos seis braços da estrela eram visíveis, com dois misteriosamente desaparecidos, criando um padrão assimétrico. 

“Até o momento, a atmosfera superior de Saturno tem se mostrado incrivelmente difícil de estudar com missões e telescópios devido às emissões extremamente fracas dessa região”, disse Stallard. “A incrível sensibilidade do JWST revolucionou nossa capacidade de observar essas camadas atmosféricas, revelando estruturas completamente diferentes de tudo o que já vimos em qualquer planeta.”

A equipe mapeou as localizações exatas das características e descobriu que elas se sobrepunham à mesma região de Saturno em diferentes níveis, com os braços da estrela parecendo emanar de posições diretamente acima dos pontos do hexágono ao nível das nuvens de tempestade. Isso sugere que os processos que impulsionam os padrões podem influenciar uma coluna que se estende por toda a atmosfera de Saturno.

Acreditamos que as esferas escuras podem resultar de interações complexas entre a magnetosfera de Saturno e sua atmosfera em rotação, potencialmente fornecendo novos insights sobre a troca de energia que impulsiona a aurora de Saturno. O padrão estelar assimétrico sugere processos atmosféricos até então desconhecidos operando na estratosfera de Saturno, possivelmente ligados ao padrão de tempestade hexagonal observado nas profundezas da atmosfera de Saturno", disse Stallard.

“Curiosamente, as contas mais escuras na ionosfera parecem se alinhar com o braço estelar mais forte na estratosfera, mas não está claro neste momento se elas estão realmente ligadas ou se é apenas uma coincidência.”

Embora ambas as características possam ter implicações significativas para a compreensão da dinâmica atmosférica em planetas gigantes gasosos, mais trabalho é necessário para fornecer explicações para as causas subjacentes.

A equipe espera que no futuro seja concedido mais tempo para realizar observações de acompanhamento de Saturno com o JWST, a fim de explorar melhor as características. Com o planeta em seu equinócio (o que significa que os anéis agora se inclinam em um ângulo raso do nosso ponto de vista), o que ocorre aproximadamente a cada 15 anos terrestres, as estruturas podem mudar drasticamente à medida que a orientação de Saturno em relação ao Sol muda e o hemisfério norte se move para o outono.

“Como nenhuma das camadas atmosféricas pode ser observada usando telescópios terrestres, a necessidade de observações de acompanhamento do JWST durante este período importante de mudança sazonal em Saturno é urgente”, acrescentou Stallard.

Astronomy.com