Urano, Voyager 2 e vento solar: uma possível explicação para o cinturão de radiação de eletrões

Os «gigantes de gelo» do Sistema Solar, Urano e Neptuno, continuam a ser os menos explorados de todos os planetas que orbitam o Sol.

Devido à enorme distância que os separa da Terra, a Voyager 2 foi a primeira sonda a estudá-los e continua a ser a única missão a ter efetuado uma passagem próxima destes planetas.

O mistério da radiação em Urano

As descobertas da sonda levantaram numerosas questões sobre os dois mundos, os seus sistemas de luas e outras características. Ao passar por Urano, por exemplo, a Voyager registou um cinturão de eletrões com um nível de energia muito superior ao esperado.

Desde então, os cientistas estudaram milhares de gigantes gasosos fora do Sistema Solar. As comparações efetuadas tornaram ainda mais intrigante a questão de como o sistema de Urano poderia albergar tanta radiação de eletrões aprisionados.

Num estudo recente, investigadores do Instituto de Investigação do Sudoeste (SwRI) avançaram a hipótese de as observações da Voyager 2 terem resultado de uma estrutura do vento solar.

À semelhança dos processos provocados por tempestades de vento solar na Terra, os investigadores consideram que uma «região de interação em corrotação» atravessava o sistema quando a Voyager 2 realizou a sua passagem histórica.

A investigação foi liderada pelo Dr. Robert C. Allen, físico espacial e cientista principal da Divisão de Ciências Espaciais do SwRI. Participaram também Sarah Vines, cientista principal do instituto, e George C. Ho, gestor sénior de programas.

O artigo que descreve o estudo, «Resolver o mistério do cinturão de radiação de eletrões em Urano: aproveitar o conhecimento dos cinturões de radiação da Terra para reexaminar as observações da Voyager 2», foi publicado recentemente na Geophysical Research Letters.

O que os dados da Voyager 2 revelaram

Até hoje, a Voyager 2 forneceu as únicas medições diretas do ambiente de radiação em Urano. Com base nesses dados, a caracterização predominantemente aceite descreve o sistema como tendo um cinturão de radiação de iões mais fraco e um cinturão de radiação de eletrões muito intenso.

Ao voltar a analisar os dados da sonda, a equipa encontrou, porém, indícios de que as observações não foram feitas em condições normais de vento solar. Os investigadores sugerem antes que a passagem da sonda coincidiu com um fenómeno transitório de vento solar a atravessar o sistema.

Segundo a equipa, esse fenómeno produziu as ondas de alta frequência mais potentes observadas durante a missão Voyager 2. Na altura, os cientistas pensavam que essas ondas dispersariam os eletrões, que acabariam por se perder na atmosfera de Urano.

Entretanto, os investigadores descobriram que, em determinadas circunstâncias, estas ondas também podem acelerar eletrões e acrescentar energia aos sistemas planetários. A equipa comparou, por isso, as observações da Voyager 2 com fenómenos semelhantes registados na Terra e identificou semelhanças.

«A ciência avançou muito desde a passagem da Voyager 2. Decidimos adotar uma abordagem comparativa, analisando os dados da Voyager 2 e confrontando-os com observações da Terra realizadas nas décadas seguintes», afirmou o Dr. Allen num comunicado do SwRI.

«Em 2019, a Terra registou um destes fenómenos, que provocou uma aceleração imensa dos eletrões do cinturão de radiação», acrescentou a Dra. Vines.

«Se um mecanismo semelhante tiver interagido com o sistema de Urano, isso explicaria por que razão a Voyager 2 detetou toda esta energia adicional inesperada.»

Vento solar e magnetosfera de Urano

A abordagem comparativa sugere que as interações entre o vento solar e a magnetosfera de Urano poderão ter gerado ondas de alta frequência capazes de acelerar eletrões até energias correspondentes a velocidades próximas da velocidade da luz.

Os resultados levantam ainda muitas outras questões sobre os princípios físicos que estão na origem destas ondas intensas e sobre a sequência de acontecimentos que as produziu.

«Esta é apenas mais uma razão para enviar uma missão dirigida a Urano. As conclusões têm algumas implicações importantes para sistemas semelhantes, como o de Neptuno», afirmou o Dr. Allen.

Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.