Este estudo, que contou com a contribuição de pesquisadores do IPGP, traz novos conhecimentos sobre a dinâmica atmosférica e a química orgânica deste corpo celeste de interesse astrobiológico. Realizado no âmbito do programa de observação com tempo garantido do JWST, foi publicado na revista Nature Astronomy.
Imagens de Titã capturadas em julho de 2023 pelo telescópio espacial James Webb (11/07) e Keck (14/07), revelando nuvens de metano em diferentes altitudes / @NASA/STScI/WMKO/Alyssa Pagan
Dados inéditos para visualizar a atmosfera de Titã
Os dados coletados em novembro de 2022 e julho de 2023 pelo JWST e pelos observatórios W.M. Keck revelam a presença de nuvens de metano em diferentes altitudes no hemisfério norte de Titã. Graças a filtros infravermelhos específicos (de 1,4 a 2,17 mícrons), os pesquisadores puderam sondar várias camadas atmosféricas, da troposfera inferior à estratosfera, e observar um deslocamento vertical das nuvens, sinal de uma atividade convectiva sustentada.
As imagens mostram, em particular, uma ascensão das formações de nuvens entre 11 e 14 de julho de 2023, confirmando pela primeira vez um fenômeno de convecção em alta latitude norte. Este tipo de observação representa uma contribuição importante para a compreensão do ciclo do metano e da meteorologia complexa de Titã.
Titã: uma meteorologia movida pelo metano
Em Titã, o metano desempenha um papel meteorológico análogo ao da água na Terra. Ele evapora dos lagos e mares, condensa-se na atmosfera e forma nuvens, podendo ocasionalmente cair como chuva sobre uma superfície gelada.
As observações mostram nuvens localizadas no hemisfério norte de Titã — região onde se concentram os principais lagos de metano, com uma área comparável à dos Grandes Lagos da América do Norte. É verão neste hemisfério. A ascensão das nuvens para altitudes que atingem 45 quilômetros (contra 12 na Terra) ilustra a dinâmica vertical de uma atmosfera extensa, possibilitada pela baixa gravidade da lua.
Um avanço na química orgânica em ambiente criogênico
Paralelamente a essas observações meteorológicas, o estudo permitiu um avanço significativo no estudo da química orgânica de Titã: a detecção do radical metila (CH₃), um composto instável formado durante a dissociação do metano. Esta molécula, até então não detectada na atmosfera titânica, constitui um intermediário fundamental nas cadeias de reações que produzem hidrocarbonetos complexos.
Sua presença atesta a riqueza química de Titã, cujos processos atmosféricos poderiam esclarecer algumas condições propícias ao surgimento da vida. A possibilidade de acompanhar essas reações "em andamento", e não apenas através de seus produtos finais, representa um avanço decisivo para a compreensão dos ambientes orgânicos extraterrestres.
Um ciclo atmosférico frágil
O estudo também destaca a vulnerabilidade do ciclo do metano em Titã. Parte do metano se transforma em compostos mais pesados que caem na superfície; outra parte se perde quando o hidrogênio escapa para o espaço. Na ausência de fontes profundas capazes de reinjetar metano na atmosfera, ela poderia se empobrecer com o tempo — um fenômeno comparável à perda de água sofrida por Marte em seu passado.
Rumo à missão Dragonfly
Os resultados deste estudo fazem parte de um continuum científico que vai desde a missão Cassini-Huygens (1997-2017) até a missão Dragonfly, prevista para 2034. Este drone octocóptero da NASA realizará voos sucessivos na superfície de Titã para explorar diversos locais e analisar sua composição.
Associada aos dados dos grandes observatórios (JWST, Hubble, Keck), a missão Dragonfly permitirá enriquecer consideravelmente nossa compreensão de Titã e esclarecer as condições físico-químicas que podem existir em outros corpos celestes.