Netuno é conhecido por sua rica cor azul e Urano por seu tom azulado, mas um novo estudo descobriu que os dois gigantes gelados têm cores muito mais próximas do que normalmente se pensa. Uma pesquisa liderada pelo professor Patrick Irwin, da Universidade de Oxford, confirmou as tonalidades corretas dos dois planetas e foi publicada hoje na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
As imagens da Voyager 2/ISS divulgadas logo após os sobrevôos da Voyager 2 por Urano e Netuno em 1986 e 1989, respectivamente, foram comparadas com imagens filtradas individuais reprocessadas neste estudo para determinar a melhor estimativa das verdadeiras cores desses planetas. Fonte: Patrick Irwin.
Ele e sua equipe descobriram que, apesar da crença popular de que Netuno é cerúleo escuro e Urano é ciano claro, ambos os mundos têm, na verdade, uma cor turquesa semelhante.
Os astrónomos sabem há muito tempo que a maioria das imagens modernas dos dois planetas não refletem com precisão as suas verdadeiras cores. A razão para este mal-entendido é que as imagens dos dois planetas tiradas durante o século XX – incluindo a missão Voyager 2 da NASA (a única nave espacial a sobrevoar os dois mundos) – registaram cores diferentes.
Essas imagens monocromáticas foram posteriormente recombinadas em composições coloridas, mas nem sempre alcançaram o equilíbrio preciso das imagens coloridas "reais", com imagens de Netuno em particular muitas vezes sendo "muito azuis".
Além disso, as primeiras imagens de Netuno da Voyager 2 foram fortemente aprimoradas em contraste para revelar melhor nuvens, faixas e ventos, resultando em nossa visão moderna de Netuno.
O professor Owen disse: "Embora as imagens familiares de Urano da Voyager 2 tenham sido divulgadas em uma forma mais próxima da cor 'verdadeira', a imagem de Netuno foi na verdade esticada e aprimorada e, portanto, artificialmente muito azul. Embora a cor artificialmente saturada fosse conhecida pelos cientistas planetários da época e as imagens foram divulgadas com legendas, a diferença foi perdida ao longo do tempo. Aplicando nosso modelo aos dados brutos, fomos capazes de reproduzir com mais precisão as cores de Netuno e Urano. "
Urano observado pelo HST/WFC3 de 2015 a 2022. Nesta sequência, o Pólo Norte está mais claro em verde, oscilando na direção do Sol e da Terra. Nestas imagens estão marcados o equador e os paralelos em 35N e 35S. Fonte: Patrick Irwin
No novo estudo, os pesquisadores usaram dados do Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) do Telescópio Espacial Hubble e do Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) no Very Large Telescope do European Southern Observatory. Em ambos os instrumentos, cada pixel é um espectro contínuo de cores.
Isto significa que os dados observacionais do STIS e do MUSE podem ser explicitamente processados para determinar as verdadeiras cores aparentes de Urano e Netuno. Os pesquisadores usaram esses dados para reequilibrar imagens coloridas compostas registradas pelas câmeras da Voyager 2 e pela Wide Field Camera 3 (WFC3) do Telescópio Espacial Hubble.
Acontece que Urano e Netuno são, na verdade, cores turquesa bastante semelhantes. A principal diferença é que Netuno tem um toque extra de azul, que os modelos sugerem ser devido a uma camada de neblina mais fina no planeta.
A investigação também fornece uma resposta ao mistério de longa data da razão pela qual a cor de Urano muda ligeiramente ao longo da sua órbita de 84 anos em torno do Sol. O Observatório Lowell, no Arizona, registrou o brilho de Urano nos comprimentos de onda azul e verde de 1950 a 2016. Os autores primeiro compararam imagens e medições de brilho de Urano antes de tirarem suas conclusões.
Estas medições mostram que Urano parece mais verde durante os solstícios (ou seja, verão e inverno), quando um dos pólos do planeta está voltado para a nossa estrela. Mas durante o equinócio da primavera, quando o Sol está acima do equador, Urano parece mais azul.
Sabe-se que parte da razão deste fenômeno é que Urano tem uma rotação muito incomum. Ele gira quase lateralmente em sua órbita, o que significa que no solstício do planeta, seu pólo norte ou sul aponta quase diretamente para o Sol e a Terra. Isto é importante, dizem os autores, porque quaisquer alterações na refletividade polar podem ter um grande impacto no brilho geral de Urano visto da Terra.
O que é menos claro para os astrónomos é como ou porquê esta reflectividade difere. Isto levou os investigadores a construir um modelo que comparasse os espectros das regiões polares de Urano com as suas regiões equatoriais. O estudo descobriu que as regiões polares têm maior refletância nos comprimentos de onda verde e vermelho do que nos comprimentos de onda azuis, em parte porque a quantidade de metano perto dos pólos é cerca de metade daquela no equador, e o metano absorve o vermelho.
A animação das mudanças sazonais de cor de Urano durante dois anos uranianos (um ano uraniano equivale a 84,02 anos terrestres), de 1900 a 2068, começando pouco antes do solstício de verão do sul, quando o pólo sul de Urano aponta quase diretamente em direção ao Sol. O disco à esquerda mostra Urano tal como aparece a olho nu, e o disco à direita foi esticado e melhorado para tornar as características atmosféricas mais claras. Nesta animação, a rotação de Urano é desacelerada em mais de 3.000 vezes, de modo que a rotação do planeta pode ser vista e nuvens de tempestade descontínuas podem ser vistas movendo-se através do disco do planeta. À medida que o planeta se move em direção ao solstício, a opacidade das nuvens aumenta e a abundância de metano diminui, criando um “manto” polar pálido que preenche mais o disco do planeta, causando mudanças sazonais na cor geral do planeta. Mudanças no tamanho do disco de Urano são devidas a mudanças na distância de Urano ao Sol durante sua órbita. Fonte: Patrick Irwin, Universidade de Oxford
No entanto, isto não foi suficiente para explicar completamente a mudança de cor, pelo que os investigadores adicionaram uma nova variável ao modelo, uma “capa” de nevoeiro gelado que se torna gradualmente mais espessa.
Os astrônomos acreditam que provavelmente é feito de partículas de gelo de metano. Quando simuladas no modelo, as partículas de gelo aumentam ainda mais a reflexão dos comprimentos de onda verde e vermelho nos pólos, fornecendo uma explicação para o motivo pelo qual Urano é mais verde no solstício.
O professor Owen disse: "Este é o primeiro estudo a combinar um modelo quantitativo com dados de imagem para explicar por que a cor de Urano muda ao longo de sua órbita. Desta forma, mostramos que Urano é mais verde nos solstícios devido a uma diminuição na abundância de metano nas regiões polares, mas ao mesmo tempo um aumento na espessura das partículas de gelo de metano brilhantemente espalhadas."
A doutora Heidi Hammel, da Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia (AURA), que passou décadas estudando Netuno e Urano, mas não esteve envolvida no estudo, disse: "Os mal-entendidos sobre a cor de Netuno e as mudanças incomuns de cor de Urano nos atormentam há décadas. Este estudo abrangente deve finalmente resolver ambas as questões."
Os dois planetas gigantes gelados Urano e Netuno continuam sendo destinos atraentes para futuros exploradores robóticos, com base nas missões Voyager da década de 1980.
O professor Leigh Fletcher, cientista planetário da Universidade de Leicester e coautor do novo estudo, disse: “As missões para explorar o sistema de Urano – desde a sua bizarra atmosfera sazonal até aos seus diversos anéis e luas – são uma prioridade máxima para as agências espaciais nas próximas décadas”.
No entanto, mesmo sondas planetárias de longa vida em órbita ao redor de Urano só conseguem capturar breves instantâneos dos anos uranianos.
O professor Fletcher acrescentou: “Estudos baseados na Terra como este, que mostram como a aparência e a cor de Urano mudaram ao longo das últimas décadas em resposta às estações mais bizarras do sistema solar, são vitais para colocar as descobertas de futuras missões num contexto mais amplo.”