Pela primeira vez, os astrónomos mapearam a estrutura vertical da atmosfera superior de Urano, mostrando como a temperatura e as partículas eletricamente carregadas mudam com a altitude do planeta. Uma equipe de pesquisa internacional usou o Telescópio Espacial James Webb e seu instrumento NIRSpec para monitorar Urano durante quase uma revolução completa. Ao detectar emissões moleculares fracas muito acima do topo das nuvens, os cientistas obtiveram uma nova visão sobre como os planetas gigantes gelados se movem e gerem a energia nas suas camadas superiores.
O projeto foi liderado por Paolo Tiranti, da Northumbria University, no Reino Unido. A equipe mediu a temperatura e a densidade iônica até 5.000 km acima das nuvens visíveis na região conhecida como ionosfera, onde a atmosfera é ionizada e fortemente influenciada pelo campo magnético do planeta.
Estas observações fornecem a imagem mais clara de onde as auroras de Urano se formam e como são afetadas pelo seu campo magnético invulgarmente inclinado. Os dados também mostram que a atmosfera superior do planeta continuou a arrefecer ao longo dos últimos trinta anos. As temperaturas atingem seus níveis mais elevados entre 3.000 e 4.000 km acima da nuvem, enquanto a densidade de íons atinge o pico próximo a 1.000 km. Os resultados também revelam variações claras com a longitude 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 da Web, podemos rastrear a energia que sobe pela atmosfera do planeta e até ver o efeito do seu campo magnético unidirecional.”
Evidências de que Urano ainda está esfriando
Novas medições confirmam que a atmosfera superior de Urano continua a arrefecer, o que foi detectado pela primeira vez no início da década de 1990. Os pesquisadores calcularam uma temperatura média de cerca de 426 Kelvin (cerca de 150 graus Celsius), inferior às leituras obtidas anteriormente em observatórios terrestres ou em missões espaciais anteriores.
A aurora boreal e a magnetosfera de formato estranho
Webb descobriu duas faixas brilhantes de aurora perto dos pólos magnéticos do planeta. Entre estas bandas, a equipa encontrou uma região com emissões reduzidas e menos iões (uma característica provavelmente associada a transições nas linhas do campo magnético). Regiões escuras semelhantes foram observadas em Júpiter, onde a forma do campo magnético direciona o movimento de partículas carregadas através da atmosfera superior.
“A magnetosfera de Urano é uma das mais estranhas do sistema solar”, acrescentou Paola. “Está inclinado e desviado do eixo de rotação do planeta, o que significa que as suas auroras percorrem a superfície de formas complexas. Agora Webb mostrou-nos a 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 dos gigantes gelados. Este é um passo importante para caracterizar os planetas gigantes fora do nosso sistema solar.”
Detalhes da pesquisa e a missão de Webb
As descobertas são baseadas em dados do programa JWST General Observer 5073 (PI: H. Melin da Northumbria University, Reino Unido). Em 19 de janeiro de 2025, os pesquisadores usaram a Unidade de Campo Integral NIRSpec para observar Urano continuamente durante 15 horas. Os resultados foram publicados na revista Cartas de Pesquisa Geofísica.
Webb é o telescópio espacial mais poderoso já lançado. No âmbito da cooperação internacional, a Agência Espacial Europeia prestou o serviço de lançamento do foguete Ariane 5. A ESA também supervisionou as modificações necessárias para a missão e prestou o serviço de lançamento através da Arianespace. Além disso, a ESA forneceu o instrumento NIRSpec e contribuiu com 50 por cento para o Instrumento MIRI Mid-Infrared, que foi desenvolvido por um consórcio de institutos europeus financiados a nível nacional (o Consórcio Europeu MIRI) em parceria com o JPL e a Universidade do Arizona.
O Telescópio Espacial James Webb é uma missão conjunta da NASA, ESA e da Agência Espacial Canadense (CSA).
