Dinâmica dos fluidos: o misterioso Hexágono de Saturno foi recriado em laboratório

Saturno ostenta uma das características geométricas mais desconcertantes do Sistema Solar: um hexágono gigante ao redor de seu pólo norte. Embora este misterioso hexágono não seja tão famoso quanto a Grande Mancha Vermelha de Júpiter, esta anomalia em Saturno é igualmente enigmática. Agora, os cientistas recriaram esta estrutura em laboratório, utilizando não mais do que água, corante e uma mesa giratória, dando um grande passo, dizem os especialistas, para finalmente decifrar este enigma no planeta senhor dos anéis.

A misteriosa estrutura hexagonal no pólo norte de Saturno

O aspecto raiado em Saturno é proveniente dos fluxos de gás que voam de este a oeste através de sua atmosfera em distintas latitudes. Em geral, as violentas tempestades atmosféricas produzem bandas circulares, mas a espaçonave Voyager capturou imagens de uma gigantesca e estranha forma hexagonal (com cada lado igual ao diâmetro da Terra), quando passou sobre o pólo norte de Saturno em 1988. Os cientistas ficaram surpresos e inicialmente atribuíram sua forma a um vórtice de uma enorme tempestade ao longo de um dos lados do hexágono, que Voyager também observou durante sua viagem. Os astrônomos pensaram que este redemoinho foi se alterando ao longo do fluxo, assim como uma grande pedra muda o curso de um rio nas suas proximidades. Mas, quando a missão Cassini orbitou Saturno e o pólo norte novamente foi fotografado em 2006, o vórtice tempestivo havia se esvanecido, mas a bizarra figura geométrica em forma de hexágono ainda estava lá.

Os físicos Ana Cláudia Barbosa Aguiar e Peter Read, da Universidade de Oxford, no Reino Unido queriam ver se poderiam recriar um modelo deste curioso hexágono em laboratório. Assim, os cientistas colocaram uma garrafa de água de 30 litros em uma mesa que girava lentamente, onde a água representaria a atmosfera de Saturno, acompanhando a rotação do planeta. A seguir, dentro desse tanque, colocaram um pequeno anel a girar mais rápido que o cilindro. Isto criou um “fluxo” artificial em miniatura controlado pelos observadores através de um corante verde.

Figuras poligonais foram recriadas

Quanto mais rápido anel rodava, menos circular se tornava o fluxo verde. Pequenos redemoinhos se formaram ao longo de suas bordas, que cresceram lentamente e tornaram-se mais poderosos, forçando o fluido dentro do anel a assumir a forma de um polígono. Alterando a velocidade de rotação do anel, os cientistas puderam gerar múltiplas formas poligonais. “Fomos capazes de criar elipses, triângulos, quadrados, quase qualquer formato que você desejar”, disse Read. Quanto maior a diferença entre a rotação do planeta e a do fluxo – entre o cilindro e o anel – menos lados tinha o polígono, de acordo com o artigo publicado na Icarus deste mês.

Assim, Ana Cláudia Barbosa Aguiar e Peter Read sugerem que especificamente o fluxo do pólo norte de Saturno gira a uma velocidade em relação ao resto da atmosfera que favorece a formação de uma figura de seis lados, um hexágono (mas outra figura poligonal poderia ser formada, se as velocidades relativas fossem diferentes das atuais).

Estas formações poligonais têm sido observadas no centro de grandes furacões na Terra, disse Barbosa Aguiar, mas se dissipam rapidamente. Segundo Aguiar: “A maior parte dos cientistas planetários não está ciente da onipresença de tais padrões na dinâmica dos fluidos.”

O cientista planetário Kevin Baines do JPL (Jet Propulsion Laboratory) da NASA em Pasadena, Califórnia, ficou impressionado. “Estes resultados são muito interessantes”, comentou. “A equipe fez um modelo que eu acredito ser um cenário crucial que poderia resistir ao teste do tempo.” Embora o experimento de laboratório não explique qual força dirige este fluxo particular, Kevin ressalta que os resultados dão uma imagem verdadeira do que realmente poderia estar acontecendo na atmosfera de Saturno.

Clique aqui para ver no artigo original o vídeo que mostra a seqüência da criação da figura hexagonal no laboratório.

Fontes e referências

Sciencemag: Saturn’s Strange Hexagon Recreated in the Lab [com vídeo]

NASA/JPL:

• Saturn’s Mysterious Hexagon Emerges from Winter Darkness
• Cassini Images Bizarre Hexagon on Saturn
• Saturn’s Strange Hexagon