Configurar uma programação diária para Saturno não é tão fácil quanto você imagina.
Medições que foram feitas usando uma sonda espacial da NASA Cassini mostraram que um planeta com anéis tem um dia mais longo do que se pensava anteriormente. Os primeiros cálculos da duração do dia em Saturno foram realizados há mais de 20 anos usando o aparelho Voyager 2. Para medir com mais precisão a velocidade de rotação de Saturno, um grupo de cientistas usou uma abordagem matemática baseada em medições do campo gravitacional do planeta.
"Embora uma imprecisão de 15 minutos possa parecer pequena em comparação com cerca de 10, 5 horas, durante as quais Saturno gira em torno de seu eixo, é importante saber sua velocidade", disse Ravit Helled, especialista líder da Universidade de Tel Aviv, em Israel. "Conhecer o período de rotação é importante para entender melhor a dinâmica da atmosfera e a estrutura interna do planeta."
Mistérios de apelação
Quando a Voyager 2 visitou Saturno em 1981, suas medições mostraram que o planeta faz uma revolução em 1 hora e 39 minutos. Mas quando Cassini voou pela primeira vez para Saturno no início dos anos 2000, descobriu-se que o período orbital era de 10 horas e 47 minutos, e esse valor mudou a cada nova medição.
Gigantes gasosos como Saturno não têm uma superfície dura, por isso os cientistas precisam procurar outras abordagens. Voyager e Cassini usaram o método de medição de emissão de rádio, mas devido ao fato de que as leituras estavam em constante mudança, ele foi declarado insustentável.
A emissão de rádio não é o único método para medir a rotação de planetas de gás. Para planetas cujo pólo magnético não coincide com o eixo de rotação, as medições do campo magnético podem ajudar a descobrir o quão rápido o planeta gira. No entanto, o campo magnético de Saturno coincide com o eixo de rotação, então este método não pode ser aplicado a ele. A terceira maneira é medir a rapidez com que uma nuvem na atmosfera de Saturno gira em torno do planeta. No entanto, a velocidade da nuvem não coincide necessariamente com a velocidade de rotação do planeta, o que torna este método controverso.
Helled e sua equipe decidiram usar uma abordagem mais matemática para medir a velocidade de rotação de Saturno. A equipe calculou o período de rotação usando coeficientes representando a parte interna do planeta e, em seguida, pesquisou um valor de período de rotação que se ajustasse à maioria dos cálculos.
"Não queríamos que o período computado fosse totalmente associado à estrutura interna, por isso levamos em conta muitas das possibilidades em seu alcance físico", disse Helled. "Há muitos significados de velocidade de conversão, mas descobrimos que todos eles tendem para o mesmo valor."
O valor teórico do período orbital foi de 10 horas e 33 minutos, o que se correlacionou bem com os resultados de medições anteriores.
Teste Teórico
Os novos cálculos foram baseados no campo magnético precisamente medido do planeta. Quando Cassini voou ao redor de Saturno, ele mediu o impacto do planeta em uma espaçonave, determinando o aumento ou a diminuição da gravidade. Embora as mudanças na gravidade sejam baseadas em mudanças na estrutura interna, a abordagem matemática da equipe levou em conta diferenças na estrutura interna que afetam as informações sobre o campo gravitacional.
"A vantagem do nosso método é que ele leva em conta a estrutura interna específica de Saturno, não depende do caminho da nuvem dependente do vento e nos permite levar em conta uma ampla gama de valores dentro das propriedades físicas medidas do planeta e suas incertezas", disse Helled. Para esclarecer os cálculos, a equipe também usou medições do nivelamento do planeta. O achatamento surge do fato de que corpos rotativos quase nunca são esferas ideais; quanto mais rápido eles rodam, mais eles se esticam ao longo do equador. Helled, no entanto, ressaltou que os ventos também afetam o nivelamento - os fortes ventos no equador aumentam o nível.
Após cálculos teóricos da taxa de circulação de Saturno, a equipe mudou para Júpiter, cuja velocidade de circulação é bem conhecida. Usando a mesma abordagem matemática, os pesquisadores obtiveram um valor teórico da velocidade da circulação, que coincide com a real. Este resultado confirmou seu método. Helled chama os resultados de seu trabalho em Júpiter de "muito inspiradores".
A determinação nova e precisa da taxa de circulação de Saturno ajudará os cientistas a determinar a estrutura externa e interna do planeta. Ajudará a conhecer a estrutura do disco protoplanetário do qual os planetas se formaram, bem como compreender o processo de formação de gigantes gasosos. Também pode ajudar no estudo da dinâmica atmosférica.
"Este valor da velocidade de Saturno confirma que a estrutura dos ventos latitudinais é mais simétrica e contém furacões orientais e ocidentais, como vemos em Júpiter", disse Helled.
