OS VENTOS DE TITÃ ACELERAM UM TERÇO EM 27 DIAS

Titã, a maior lua de Saturno, tem uma atmosfera densa — 1,45 bar na superfície — composta de cerca de 98% de nitrogênio e 2% de metano, além de toda uma química de nitrilas e hidrocarbonetos. Ela gira devagar, uma vez a cada 15,9 dias terrestres. Mesmo assim, sua atmosfera está em super-rotação: os ventos dão a volta à lua inteira muito mais rápido do que o corpo sólido gira.

Esses ventos foram primeiro deduzidos indiretamente, depois confirmados abaixo de 150 km por medições Doppler da missão Cassini–Huygens. Eles misturam substâncias químicas entre o dia e a noite, ajudam a aprisionar moléculas no vórtice polar de inverno e provavelmente moldam as dunas orgânicas de Titã. Mas medi-los perto do equador é difícil: o método baseado nos mapas de temperatura da Cassini deixa de funcionar ali.

Uma surpresa em 2016–2017

Observações anteriores com o ALMA, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, no Chile, haviam encontrado algo inesperado: entre agosto de 2016 e maio de 2017, o vento equatorial perto de 1.000 km de altitude caiu 47%, de 373 para 196 metros por segundo. Os modelos climáticos de Titã, cujo topo fica por volta de 500 km, não produzem oscilações assim.

Martin Cordiner, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, e colegas de Yale, Bristol, Caltech, do Space Telescope Science Institute e de outras instituições decidiram observar uma camada mais baixa da atmosfera durante um período mais longo.

Ler o vento numa molécula

A equipe observou a acetonitrila (CH₃CN), uma molécula da atmosfera de Titã, em cinco novas datas entre junho de 2022 e maio de 2023, e reanalisou duas datas de arquivo de 2016 e 2017. Numa das bordas da lua, o gás vem em nossa direção; na outra, afasta-se. O minúsculo desvio na frequência de suas linhas de rádio — o efeito Doppler — dá a velocidade do vento.

A medição é mais sensível por volta de 250 km de altitude, numa faixa de 200 a 490 km — a alta estratosfera e a baixa mesosfera. As sete datas cobrem quase uma estação inteira de Titã, do fim do outono austral ao fim do inverno austral.

Rápidos e caprichosos

Os ventos mais rápidos ficam sempre a menos de cerca de 10 graus do equador, chegando a 240 ± 26 m/s em agosto de 2016.
De 2016 a junho de 2022, o vento de baixas latitudes desacelerou continuamente em 46%, até 130 m/s.
Depois oscilou entre cerca de 130 e 170 m/s, com saltos de aproximadamente 40 m/s.
Entre 12 de abril e 9 de maio de 2023 — apenas 27 dias terrestres, menos de dois dias de Titã —, subiu de 120 para 159 m/s, um aumento de 33%. Nessas mesmas semanas, os ventos de altas latitudes permaneceram estáveis.

Os autores consideram que esta é a primeira detecção de mudanças fortes e contínuas nos ventos equatoriais de Titã em escalas de tempo de cerca de um mês ou menos.

Em 2022–2023, o perfil dos ventos também mostrou dois lóbulos: uma faixa quase equatorial e uma segunda faixa entre 40 e 60 graus sul — a corrente de jato de inverno que os modelos preveem e que a Cassini havia observado.

O que os modelos não captam

Dois modelos de circulação geral de ponta, o TitanWRF e o TAM, reproduzem a lenta tendência sazonal: o longo declínio, seguido de uma subida mais moderada. Em altas latitudes, suas velocidades de vento ficam a cerca de 30% das observações.

Mas os modelos colocam os ventos mais rápidos em altas latitudes de inverno, por volta de 40 a 50 graus sul, e seus ventos equatoriais são até duas vezes lentos demais, com a maior diferença perto do solstício. Nenhum deles capta os saltos bruscos na escala de um mês, pelo menos em suas médias de dez anos. Os dois modelos dão resultados semelhantes, embora só o TAM inclua nuvens e chuva de metano, o que sugere que os processos úmidos pouco importam nessas altitudes.

Ondas num céu que gira devagar

Os autores sugerem que as mudanças súbitas vêm de instabilidades atmosféricas. Nas simulações, ondas chamadas instabilidades de Rossby–Kelvin transportam momento angular em direção ao equador e alimentam a super-rotação; um enfraquecimento temporário poderia explicar uma desaceleração súbita. Por volta do solstício, os dados também sugerem um movimento descendente do momento angular, das altitudes mais altas para as mais baixas.

Sua recomendação aos modeladores: elevar o topo dos modelos de Titã de cerca de 500 para cerca de 1.000 km, refinar sua grade vertical e continuar observando com o ALMA. Uma corrente de jato equatorial fortemente variável acima de uma lua que gira devagar é, observam, um caso de teste para outras atmosferas em super-rotação, no Sistema Solar e além.