Clima polar em Júpiter e Saturno revela detalhes do interior dos planetas

Jupiter apresenta um vórtice polar central cercado por oito vórtices menores, enquanto Saturno tem um único vórtice polar hexagonal no polo norte.
Pesquisadores do MIT propõem que essas diferenças decorrem da “maciez” da base do vórtice, relacionada à composição interior do planeta.
O estudo simulou diversas configurações de gigantes gasosos usando um modelo bidimensional, a partir de condições iniciais aleatórias, e observou padrões que variam entre um único vórtice grande ou múltiplos vórtices.
Os resultados sugerem que bases mais macias geram vórtices menores e múltiplos, como em Jupiter, enquanto bases mais duras permitem o crescimento de um vórtice único, similar ao de Saturno.
A pesquisa, publicada na Proceedings of the National Academy of Sciences, aponta que padrões de superfície podem refletir propriedades internas dos planetas, ajudando a entender o que existe sob as camadas de nuvens.

O MIT divulgou resultados de simulações que tentam explicar por que Jupiter e Saturn exibem padrões de vórtice polar tão diferentes. O estudo está publicado nesta semana na Proceedings of the National Academy of Sciences. A equipe é liderada por Wanying Kang e Jiaru Shi, do Departamento de Earth, Atmospheric and Planetary Sciences. A pesquisa utiliza modelos bidimensionais de dinâmica de fluidos para gas giants.

Os pesquisadores mostraram que, a partir de condições iniciais com ruído aleatório, alguns cenários geram um único vórtice gigante, semelhante ao observado em Saturno, enquanto outros produzem várias circulações maiores, como as de Jupiter. O resultado depende das propriedades internas do planeta, em especial da dureza ou densidade da base do vórtice.

O que sustenta a ideia

A equipe variou parâmetros como tamanho, taxa de rotação e aquecimento interno, além da rigidez da base do vórtice. Eles concluíram que a capacidade de um vórtice crescer é influenciada pela composição interior. Bases mais macias tendem a limitar o tamanho final, favorecendo múltiplos vórtices; bases mais duras favorecem um único vórtice maior.

Implicações para a compreensão planetarya

Os autores sugerem que a superfície atmosférica pode refletir propriedades profundas do interior. Se Saturno possuir uma base de vórtice mais rígida que Jupiter, isso ajudaria a explicar a presença de apenas um vórtice hexagonal no polo norte de Saturno. A pesquisa utiliza uma redução 3D para 2D por conta da rotação rápida dos gigantes gasosos.

Observação de especialistas

Especialistas independentes destacaram que a ligação entre padrões superficiais e propriedades internas oferece uma nova maneira de mapear características internas que moldam as atmosferas. O estudo foi apoiado por uma Mathworks Fellowship e por financiamento da MIT.