Os astrónomos mapearam pela primeira vez a estrutura vertical da atmosfera superior de Urano, revelando como a temperatura e as partículas carregadas mudam à medida que a altitude do planeta muda. Uma equipe internacional de pesquisadores usou o Telescópio Espacial James Webb e seu instrumento NIRSpec para monitorar quase uma rotação completa de Urano. Ao capturar emissões moleculares ténues acima do topo das nuvens, os cientistas estão a obter novos conhecimentos sobre como os gigantes gelados se movem e gerem a energia nas suas camadas superiores.
O projeto é liderado por Paola Tiranti, da Northumbria University, no Reino Unido. A equipe mediu temperaturas e densidades de íons 5 mil quilômetros acima das nuvens visíveis, em uma região chamada ionosfera, onde a atmosfera é ionizada e fortemente influenciada pelo campo magnético do planeta.
As observações fornecem a imagem mais clara de onde as auroras de Urano se formam e como o seu campo magnético invulgarmente inclinado as afecta. Os dados também mostram que a atmosfera superior da Terra continuou a arrefecer ao longo das últimas três décadas. As temperaturas atingem seus níveis mais altos 3.000 a 4.000 km acima das nuvens, enquanto a densidade iônica atinge o pico perto de 1.000 km. Os resultados também revelaram diferenças claras com a longitude, que estão relacionadas com a complexa estrutura do campo magnético.
“Esta é a primeira vez que conseguimos ver a atmosfera superior de Urano em três dimensões”, disse Paola. “Com a sensibilidade de Webb, podemos acompanhar como a energia se move para cima através da atmosfera de um planeta e até ver os efeitos do seu campo magnético desequilibrado.”
Evidências de que Urano ainda está esfriando
As novas medições confirmam o arrefecimento contínuo da atmosfera superior de Urano, um padrão descoberto pela primeira vez no início da década de 1990. Os pesquisadores calcularam que a temperatura média era de cerca de 426 Kelvin (cerca de 150 graus Celsius), inferior às leituras anteriores obtidas em observatórios terrestres ou nas primeiras missões de espaçonaves.
Auroras e magnetosfera de formato estranho
Webb detectou duas bandas aurorais brilhantes perto dos pólos magnéticos do planeta. Entre estas bandas, a equipa encontrou uma região com emissões reduzidas e menos iões (uma característica provavelmente relacionada com uma mudança nas linhas do campo magnético). Regiões mais escuras semelhantes foram observadas em Júpiter, onde a forma do campo magnético orienta o movimento de partículas carregadas através da atmosfera superior.
“A magnetosfera de Urano é uma das mais estranhas do sistema solar”, acrescentou Paola. “Ele está inclinado e desviado do eixo de rotação do planeta, o que significa que as suas auroras percorrem a superfície em padrões complexos. Webb mostrou-nos agora até que profundidade estes efeitos atingem a atmosfera. Ao revelar a estrutura vertical de Urano com tantos detalhes, Webb está a ajudar-nos a compreender o equilíbrio energético do gigante gelado. Este é um passo fundamental na caracterização dos planetas gigantes para além do nosso sistema solar.”
Detalhes do estudo e a missão de Webb
Os resultados da pesquisa são baseados em dados do JWST General Observer Project 5073 (PI: H. Melin, Northumbria University, Reino Unido). Em 19 de janeiro de 2025, os pesquisadores usaram a Unidade de Campo Integral do NIRSpec para observar Urano continuamente por 15 horas. Resultados publicados em revista Cartas de Pesquisa Geofísica.
Webb é o telescópio espacial mais poderoso já lançado. Como parte de uma colaboração internacional, a Agência Espacial Europeia fornece serviços de lançamento utilizando um foguete Ariane 5. A ESA também supervisiona as modificações necessárias para a missão e assegura os serviços de lançamento através da Arianespace. Além disso, a ESA forneceu o instrumento NIRSpec e contribuiu com 50% do instrumento de infravermelho médio MIRI, que foi desenvolvido pela Aliança de Institutos Europeus de Investigação (MIRI Europe), financiada pelo estado, em colaboração com o Laboratório de Propulsão a Jato e a Universidade do Arizona.
O Telescópio Espacial James Webb é uma missão conjunta da NASA, ESA e da Agência Espacial Canadense (CSA).
