Simulação com supercomputadores está a trazer mais clareza científica sobre a atmosfera de Vénus

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço está a criar um modelo físico completo e tridimensional da atmosfera de Vénus, com o objetivo de fornecer perspetivas sobre as suas camadas exteriores, que são altamente instáveis, e ainda, em grande medida inexploradas. Trata-se de uma simulação realizada em vários dias em supercomputadores, inicialmente desenvolvido em França, mas agora também em Portugal, Estados Unidos e Canadá.

Trata-se de uma versão melhorada do Modelo da Circulação Geral de Vénus (VGCM na sigla inglesa), um modelo 3D apetrechado com processos físicos e dinâmicos, que permite simular a atmosfera de Vénus com a maior resolução de sempre, até a uma altitude de 150 quilómetros. Os investigadores afirmam que este é capaz de imitar com fidelidade as observações científicas mais recentes, procurando ainda revelar detalhes que podem explicar algumas das muitas incógnitas do planeta. Esses resultados foram relatados na revista científica Icarus.

Os dois estudos realizados centraram-se entre os 80 e os 120 quilómetros, uma região altamente variável da atmosfera de Vénus ensanduichada entre os ventos de grande potência do nível das nuvens e da termosfera. “Alguns dos meus colegas chamam a estas camadas superiores a ‘ignotosfera’, para sublinhar a falta de conhecimento e medidas que temos desta região”, diz Gabriella Gilli, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, que a tem tentado interpretar estendendo o VGCM com processos físicos que ocorrem a maiores altitudes, e validando o modelo com observações da sonda Venus Express, da Agência Espacial Europeia (ESA), e de telescópios na Terra.

É explicado que na ausência de nuvens a elevadas altitudes, as abundâncias de moléculas como o monóxido de carbono ou oxigénio permitem aos cientistas seguir e monitorizar a dinâmica da atmosfera. Antes, as observações no lado noturno do planeta de pontos brilhantes de luminescência no infravermelho específica de moléculas de oxigénio e detetados a latitudes elevadas tinham deixado os cientistas intrigados. E com esta versão melhorada do modelo VGCM é a primeira simulação numérica a reproduzir este fenómeno.

Thomas Navarro da UCLA e McGill University, coautor dos estudos, e a sua equipa, avançaram com a primeira explicação para esses padrões na luminescência infravermelha noturna: uma estrutura de choque produzida por um acentuado decréscimo na velocidade do vento supersónico ao crepúsculo e ao alvorecer, e também um tipo de onda atmosférica de gravidade à escala planetária, designada onda Kelvin. “Essa luminescência muda numa questão de poucas horas por causa da variabilidade do vento acentuada pelo choque. E alcança elevadas latitudes devido à circulação do vento em direção aos polos intensificada pela onda Kelvin”, destaca o investigador.

Assim, a validação do modelo com os dados, complementados pelos dois estudos, permitem aos investigadores maior segurança para interpretar as características inesperadas como sendo responsáveis pela variedade que foi observada no hemisfério noturno de Vénus. É referido que o dia e a noite em Vénus são mesmo radicalmente diferentes porque o planeta roda muito devagar. Um dia no planeta tem cerca de 117 dias terrestres, com implicações na distribuição da radiação solar, avança o investigador. “O lado noturno é tão frio que foi chamado ‘criosfera’ acima dos 100 quilómetros. Um forte gradiente de temperatura e pressão entre o dia e a noite produz ventos fortes, mais rápidos do que as ondas sonoras, característicos da circulação dia-noite dessas camadas superiores, movendo-se do meio-dia para o lado noturno.”

O Modelo da Circulação Geral de Vénus, que foi concebido inicialmente no Institut Pierre-Simon Laplace, em França, consegue discriminar detalhes ao nível do equador entre células de apenas 200 por 400 quilómetros e ainda mais pequenas nas outras latitudes. É referido que estas são cruciais para interpretar as observações e revelar os mecanismos físicos em jogo em Vénus, o que podem dar perspetivas sobre o passado ou o futuro do planeta. Vénus é igualmente um análogo para antecipar o estudo de outros mundos fora do Sistema Solar, ou seja, exoplanetas em rotação lenta, com elevada pressão à superfície e uma atmosfera densa e nebulosa, que estejam em linha com a investigação de IA nesse domínio.

Depois dos resultados publicados na revista Icarus, são pedidos mais observações do invólucro atmosférico exterior venusiano: a alta mesosfera e a termosfera. É preciso esperar cerca de 20 anos para outra missão espacial a Vénus, e enquanto isso, os telescópicos na Terra podem monotonizar os compostos químicos e mapear ventos e as temperaturas.