O colapso atmosférico diário em Io é causado pelos eclipses de Júpiter?

O colapso atmosférico em Io em uma sequência de imagens. Da esquerda para a direita: 1. A atividade vulcânica alimenta a atmosfera da lua com gases, principalmente o dióxido de enxofre; 2. Atmosfera Parcial: por duas horas a cada dia de Io (1,7 vezes o dia terrestre) a lua é eclipsada por Júpiter e a temperatura cai drasticamente, congelando o dióxido de enxofre, fazendo que a atmosfera ‘colapse’; 3. Atmosfera Colapsada: durante o eclipse total o gás dióxido de enxofre congela e se precipita sobre a superfície de Io. Quando o Sol retorna a para iluminar Io a atmosfera é reconstruída pelo gás sublimado. Crédito: SwRI (Southwest Research Institute).

Pensamos que maioria dos cientistas gostaria de experimentar um momento como o que o grupo formado por Stanton Peale, Patrick Cassen e Ray Reynolds experimentou quando a sonda robótica Voyager da NASA passou próxima de Io.  Quantos pesquisadores conseguem ter suas ideias confirmadas em tão curto espaço de tempo? Isso aconteceu em 5 de março de 1979 quando a Voyager passou a meros 22.000 quilômetros de Io em sua jornada pelo Sistema Solar exterior. Apenas três dias antes, Peale, Cassen e Reynolds haviam publicado suas previsões sugerindo que as forças de maré sofridas por Io iriam manter o interior dessa lua aquecido, resultando em atividade vulcânica. Linda Morabito, pertencente ao time de navegação da missão Voyager analisou as imagens transmitidas para rapidamente perceber que os vulcões de Io estavam de fato ativos na superfície dessa notável lua, conforme previsto alguns dias antes por Peale, Cassen e Reynolds.

Que triunfo para o poder de análise e previsão! A Voyager, de fato, encontrou 9 plumas resultantes de atividades vulcânicas em Io, além de demonstrar que sua superfície lunar era dominada pela massiva presença de enxofre e de dióxido de enxofre congelado, com extensivos campos de lava se espalhando por centenas de quilômetros. Os cientistas da missão Voyager encontraram também em Io uma tênue atmosfera composta primariamente de dióxido de enxofre (SO₂).

Agora, essa fina camada de gases atmosféricos da lua vulcânica joviana é objeto de um novo artigo assinado por Constantine Tsang (SwRI) e sua equipe. Aprendemos agora que o gás emitido pelos vulcões de Io congelam sobre a superfície da lua quando Júpiter se move ocultando o Sol. Quando o Sol volta a aparecer, a superfície se aquece e a sublimação recria a atmosfera de Io.

Essa impressão artística reproduz a atmosfera na lua vulcânica Io, a medida que os gases colapsam durante os eclipses jovianos frequentes. Quadro 1. A atividade vulcânica alimenta a atmosfera da lua com gases, principalmente o dióxido de enxofre. Créditos: SwRI (Southwest Research Institute).

Essa foi a primeira vez que colapsos atmosféricos e sublimação de gases foram observados em Io, em um processo intrincado, cabe-se dizer. Os cientistas usaram o telescópio havaiano de ‘Gemini Norte’ junto com o espectrógrafo TEXES (Texas Echelon Cross Echelle Spectrograph). O TEXES é um espectrômetro em infravermelho médio de alta resolução que foi capaz de detectar a assinatura de calor gerada pelo colapso atmosférico.

Essa impressão artística reproduz a atmosfera na lua vulcânica Io, a medida que os gases colapsam durante os eclipses jovianos frequentes. Quadro 2. Atmosfera Parcial: por duas horas a cada dia de Io (1,7 vezes o dia terrestre) a lua é eclipsada por Júpiter e a temperatura cai drasticamente, congelando o dióxido de enxofre, fazendo que a atmosfera ‘colapse’, Créditos: SwRI (Southwest Research Institute).

As temperaturas na superfície de Io declinam de -145 ^oC para -170 ^oC quando um eclipse total joviana acontece, seguido de um colapso atmosférico quando o dióxido de enxofre congela e se precipita sobre a superfície. Segue abaixo um trecho relevante do artigo científico:

As medições fornecem a primeira evidência direta que a atmosfera composta de SO₂ molecular colapsa durante o eclipse, com o SO₂ se condensando sobre a superfície como SO₂ congelado. Nossas observações também nos permitem restringir a distribuição especial da atmosfera de Io. O fato das observações revelarem vales nas medições do espectro do SO₂ molecular, diminuindo até quase desaparecer implica que atmosfera, pelo menos no hemisfério centrado em volta de 340°, que é observada durante eclipses, é global e não justamente centrada sobre pontos quentes vulcânicos, isto é, a localização de SO₂ sobre vulcões ativos é um componente menor da atmosfera neste hemisfério analisado.

Essa impressão artística reproduz a atmosfera na lua vulcânica Io, a medida que os gases colapsam durante os eclipses jovianos frequentes. Quadro 3. Atmosfera Colapsada: durante o eclipse total o gás dióxido de enxofre congela e se precipita sobre a superfície de Io. Quando o Sol retorna a para iluminar Io a atmosfera é reconstruída pelo gás sublimado. Créditos: SwRI (Southwest Research Institute).

Em suma, o que vemos é uma lua cuja tênue atmosfera continuamente sofre um ciclo de constante colapso e restauração. Sabemos comprovadamente que os vulcões de Io são a fonte de dióxido de enxofre atmosférico, mas agora temos uma demonstração do poder solar para controlar a pressão atmosférica à medida que altera a temperatura da superfície gelada, resultando em sublimação que reconstrói a atmosfera após o eclipse. Esse é um processo diário em Io, cujo dia dura cerca de 1,7 dias terrestres e o eclipse de Júpiter dura por duas horas todos os dias encobrindo a lua.

Essas descobertas ainda são um trabalho em andamento, uma vez que há controvérsias através de recentes observações do Hubble sugerindo que a atmosfera de Io não responde tão rapidamente às variações na luz solar a medida que a lua sai do eclipse. Em outras palavras, podem haver variações longitudinais no processo. Em regiões nas quais a atmosfera é mais espessa, a emissão vulcânica pode mascarar a sublimação detectada pelas observações do telescópio Gemini Norte. Serão necessários mais estudos e para resolver essas questões.

O artigo assinado por Tsang et al., intitulado “The Collapse of Io’s Primary Atmosphere in Jupiter Eclipse”, foi publcado no Journal of Geophysical Research em 2 de agosto de 2016.

Fontes

Centauri Dreams: Atmospheric Collapse on Io

SwRI: SwRI space scientists observe Io’s atmospheric collapse during eclipse

Artigo Cientifíco

JGR: The Collapse of Io’s Primary Atmosphere in Jupiter Eclipse

._._.

Tsang_et_al-2016-Journal_of_Geophysical_Research-_Planets – The collapse of Ios primary atmosphe re in Jupiter eclipse