Durante o sobrevôo de Titã em 2006, o Cassini Space Probe capturou algumas das imagens mais detalhadas da maior lua de Saturno. Curiosamente, essas formações de nuvens têm uma forte semelhança com as que são vistas na própria estratosfera polar da Terra.
No entanto, ao contrário da Terra, essas nuvens são compostas inteiramente de metano líquido e etano. Dadas as temperaturas incrivelmente baixas de Titan - menos 185 ° C (-300 ° F) - não é surpreendente que exista uma atmosfera tão densa de hidrocarbonetos líquidos ou que mares de metano cubram o planeta.
O que é surpreendente, no entanto, é o fato de que os cristais de metano também existem nessa atmosfera. Oito anos após as fotos do pólo norte de Titã serem tiradas, os astrônomos concluíram que essa região também contém vestígios de gelo de metano.
"A idéia de que as nuvens de metano poderiam formar esse pico em Titã é completamente nova", disse Carrie Anderson, cientista participante da Cassini no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e principal autor do estudo. "Ninguém considerou isso possível antes."
Outras nuvens estratosféricas já haviam sido identificadas em Titã, incluindo nuvens de etano - um produto químico formado após a quebra do metano. Nuvens delicadas de cianoacetileno e cianeto de hidrogênio, que se formam a partir de reações de subprodutos do metano com moléculas de nitrogênio, também foram encontradas lá.
Mas nuvens de metano congelado eram consideradas improváveis na estratosfera de Titã. Como a troposfera retém a maior parte da umidade, as nuvens estratosféricas requerem frio extremo. Mesmo a temperatura da estratosfera de menos 203 ° C (-333 ° F), observada por Cassini ao sul do equador, não estava fria o suficiente para permitir que o escasso metano nessa região da atmosfera se condensasse em gelo.
O que Anderson e seu co-autor de Goddard, Robert Samuelson, observaram é que as temperaturas na estratosfera inferior de Titã não são as mesmas em todas as latitudes. Isso foi baseado nos dados obtidos pelo espectrômetro infravermelho composto da Cassini e pelo instrumento de ciências científicas da sonda, que mostrou que a temperatura de alta altitude perto do pólo norte era muito mais fria do que a do sul do equador.
Acontece que essa diferença de temperatura - até 6 ° C (11 ° F) - é mais que suficiente para produzir gelo de metano.
Outras observações feitas no sistema de nuvens de Titã apóiam esta conclusão, como a forma como certas regiões parecem mais densas que outras e as partículas maiores detectadas são do tamanho certo para o gelo de metano. Eles também confirmaram que a quantidade esperada de metano - 1,5%, suficiente para formar partículas de gelo - está presente na estratosfera polar inferior.
Além disso, a observação confirma certos modelos de como a atmosfera de Titã é pensada para funcionar.
De acordo com esse modelo, Titan possui um padrão de circulação global no qual o ar quente no hemisfério de verão brota da superfície e entra na estratosfera, lentamente chegando ao pólo de inverno. Lá, a massa de ar afunda novamente, esfriando à medida que desce, o que permite que as nuvens estratosféricas de metano se formem.
"A Cassini tem coletado evidências constantemente desse padrão de circulação global e a identificação dessa nova nuvem de metano é outro forte indicador de que o processo funciona da maneira que pensamos", disse Michael Flasar, cientista de Goddard e principal pesquisador do Composite Infrared da Cassini. Espectrômetro (CIRS).
Como as nuvens estratosféricas da Terra, a nuvem de metano de Titã estava localizada perto do polo de inverno, acima de 65 graus de latitude norte. Anderson e Samuelson estimam que esse tipo de sistema de nuvens - que eles chamam de nuvens de metano induzidas por subsidência (ou SIMCs) - poderia se desenvolver entre 30.000 a 50.000 metros (98.000 a 164.000 pés) de altitude acima da superfície de Titã.
"Titã continua se surpreendendo com processos naturais semelhantes aos da Terra, mas envolvendo materiais diferentes da nossa água conhecida", disse Scott Edgington, cientista adjunto de projetos da Cassini no Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA em Pasadena, Califórnia. "À medida que nos aproximamos do solstício de inverno do sul de Titã, exploraremos ainda mais como esses processos de formação de nuvens podem variar com a estação."
Os resultados deste estudo estão disponíveis online na edição de novembro da Icaro.
