Clima em outros planetas tem semelhanças impressionantes com o da Terra

O que as nuvens de Júpiter, as tempestades de poeira em Marte e a chuva em Titã têm em comum? Parecem que são da Terra.

Conforme exploram o Universo, cientistas estão encontrando em outros planetas e luas algumas semelhanças impressionantes com a Terra.

Nuvens em Júpiter giram como redemoinhos oceânicos na Terra, e tempestades de poeira que agem como furacões podem inundar Marte.

Mesmo que esses corpos celestes possam estar a centenas de milhões de quilômetros de distância de nós, as mesmas leis da física se aplicam, e o que acontece lá pode nos ajudar a aprender mais sobre mundos que os humanos ainda não visitaram.

Por décadas, cientistas têm adaptado modelos terrestres de clima e tempo para estudar outras atmosferas. Esses modelos baseiam-se em equações físicas familiares conhecidas na Terra, mas contêm ajustes para gravidade, velocidade de rotação ou pressão atmosférica, por exemplo.

Mas, ao aproveitarem a enorme quantidade de conhecimento e dados sobre nosso planeta, os cientistas podem obter uma vantagem inicial na compreensão do funcionamento interno de tempestades ou vórtices em outros corpos planetários. Em alguns casos, os modelos fornecem quase tudo o que sabemos sobre alguns processos atmosféricos de outros mundos.

"Nossos modelos de atmosfera planetária são derivados quase exclusivamente desses modelos terrestres", disse o meteorologista planetário Scot Rafkin, do Instituto de Pesquisa Southwest (EUA). "Estudar o clima em outros planetas nos ajuda com a Terra e vice-versa."

Vórtices em Júpiter

Se você observasse as nuvens agitadas próximas ao polo de Júpiter, elas pareceriam correntes oceânicas na Terra —como se estivesse olhando para pequenas bordas e frentes sinuosas no mar Báltico.

"Isso se parece tanto com a turbulência que vejo no nosso oceano. Eles devem ser regidos por dinâmicas pelo menos semelhantes", lembrou Lia Siegelman, do Instituto Oceanográfico Scripps, da primeira vez que viu imagens de vórtices da missão Juno, da Nasa, que entrou na órbita de Júpiter em 2016.

Trabalhando com cientistas planetários, ela aplicou seu conhecimento de física oceânica da Terra ao gigante gasoso em modelos computacionais. Seja no ar ou na água de qualquer planeta, ela descobriu que as leis da física que governam fluidos turbulentos são as mesmas (embora o vórtice em Júpiter seja cerca de dez vezes maior que um na Terra).

Quando ciclones e anticiclones (que giram em direção oposta) interagem no oceano, eles criam uma fronteira de diferentes massas de água e características —conhecida como frente. Ela e seus colegas descobriram que o mesmo fenômeno ocorre em ciclones nos polos de Júpiter, mostrando redemoinhos semelhantes.

"Ao estudar a convecção na Terra, também conseguimos identificar esse fenômeno ocorrendo em Júpiter", disse Siegelman, mesmo que Júpiter tenha relativamente poucos dados em comparação com a Terra.

Ela e seus colegas também encontraram um padrão nunca antes visto na Terra: um aglomerado de ciclones em um padrão simétrico e repetitivo próximo aos polos de Júpiter. Esses "cristais de vórtice polar" foram observados em 2016 e permaneceram no lugar desde então.

Apesar de nunca tê-los visto na Terra, ela e outros cientistas planetários colaboraram para reproduzir esses redemoinhos em modelos computacionais, contando com "apenas física muito simples".

"Cientistas planetários usam muitos dos modelos meteorológicos que foram desenvolvidos para estudar o oceano ou a atmosfera", afirmou Siegelman. "Apenas conhecendo tanto sobre o oceano e a atmosfera, podemos orientar nossa análise."

Tempestades de poeira em Marte

Se você planeja se mudar para Marte, esteja preparado para enfrentar as tempestades de poeira.

Em sua maior intensidade, elas podem envolver o planeta inteiro e durar de dias a meses. A sujeira pode bloquear a luz solar e cobrir infraestruturas. Embora os cientistas tenham observado muitas dessas tempestades, eles ainda não sabem como prevê-las.

As tempestades de poeira funcionam de maneira parecida na Terra e em Marte. A poeira é levantada e aquecida, e sobe como um balão de ar quente, segundo Rafkin. O ar ascendente suga o ar de baixo para substituí-lo. A pressão do ar cai perto da superfície, sugando mais vento que levanta a poeira. Conforme Marte gira, o momento angular faz com que a tempestade de poeira gire.

Na realidade, as tempestades de poeira marcianas são mais semelhantes aos furacões na Terra em termos de escala e circulação, de acordo com a cientista planetária Claire Newman. Ela afirmou que as fontes são diferentes (Marte é um planeta de poeira, enquanto a Terra é um planeta de água), mas eles têm um efeito similar na temperatura e nos ventos.

Ainda não se sabe, porém, como essas tempestades de poeira marcianas se formam. Na Terra, uma tempestade de inverno com uma frente fria pode levantar a poeira; os cientistas às vezes observam um levantamento de poeira semelhante ao longo de frentes frias em Marte, mas muitas tempestades parecem simplesmente surgir do nada.

Para prever uma tempestade de poeira, os cientistas precisam entender os padrões de circulação em Marte —prevendo a frente fria que pode levantar a poeira, por exemplo. Mas isso é algo que os pesquisadores ainda não sabem. As medições de vento são escassas em Marte, além de alguns pontos de medição dispersos em sua superfície. Com ajustes, modelos baseados na Terra podem simular as condições que podem levar aos ventos ascendentes e às tempestades de poeira.

"Quase tudo o que sabemos sobre os padrões de circulação em Marte vem de modelos", disse Rafkin, acrescentando que os cientistas "praticamente não têm observações do movimento do ar em Marte."

Os modelos servem como a melhor maneira de entender as tempestades de poeira no planeta vermelho, a menos que mais estudos dedicados sejam feitos e estações, instaladas.

"Estamos basicamente aplicando esses modelos para tentar ter uma noção de como é o ambiente antes de enviarmos robôs ou potencialmente pessoas para lá", afirmou Newman.

Chuva em Titã

A segunda maior lua em nosso Sistema Solar, Titã é o único outro mundo conhecido além da Terra que possui corpos permanentes de rios, lagos e mares em sua superfície —compostos de metano líquido em vez de água. Essa é parcialmente a razão pela qual alguns cientistas dizem acreditar que poderia ser um futuro lar para os terrestres, se pudermos descobrir como fazer a longuíssima jornada até lá e também aprender a sobreviver às temperaturas superficiais de menos 179°C.

Mas como esses lagos e oceanos se encheram? Mesmo que chova metano, a precipitação em Titã é muito semelhante à da Terra, segundo Rafkin.

Na Terra, pegue uma porção de ar com vapor d'água, resfrie-a e o ar se torna saturado para formar uma nuvem. Essas pequenas gotas de nuvem podem colidir umas com as outras ou absorver mais vapor d'água para crescer. Mas no fim o vapor d'água começa a condensar em líquido e resulta em chuva.

Nós já vimos esse processo ocorrer na Terra, tanto naturalmente na atmosfera quanto em laboratórios, vezes suficientes para entender a física envolvida. Mas observações limitadas em Titã —efetivamente visitando sua atmosfera apenas algumas vezes— fizeram os cientistas recorrerem a modelos.

Usando a mesma física fundamental, os cientistas podem modelar o processo de formação de nuvens nesse corpo celeste estrangeiro. E as nuvens modeladas se parecem muito com as poucas que eles observaram na vida real em Titã.

"Se tentarmos modelá-las e obtivermos nuvens, mas elas parecerem totalmente bizarras e diferentes do que estamos observando, isso seria uma indicação de que talvez não estejamos representando os processos de formação de nuvens corretamente," disse Rafkin. "Mas como se constata na maior parte do tempo, quando modelamos essas coisas, conseguimos produzir nuvens que se parecem razoavelmente com o que observamos."

Devido à sua atmosfera incrivelmente densa, Titã possui nuvens de tempestade —duas a quatro vezes mais altas do que as da Terra— que são capazes de produzir metros de chuva de metano. Embora os cientistas não tenham observado volumes tão grandes, eles modelaram os dilúvios com base no escurecimento da superfície conforme uma tempestade passava —semelhante a como a chuva no solo ou no pavimento escurece a superfície na Terra.

Ainda é um mistério de onde vem o metano. Mas pelo menos sabemos que devemos levar uma capa de chuva muito, muito resistente se algum dia visitarmos Titã.