Na luz visível normal, o planeta Vênus parece amarelo pálido, mas nos comprimentos de onda ultravioleta a visão muda drasticamente. Lá, formações escuras e brilhantes estão espalhadas pelas nuvens superiores de ácido sulfúrico do planeta. Os cientistas têm observado estes padrões há quase um século, mas a substância que os produz, conhecida como “absorvedor desconhecido”, nunca foi identificada.
Agora, uma equipe internacional de pesquisadores colocou novos limites numéricos sobre como deveria ser esse material misterioso. Usando observações de Vênus combinadas com modelos de transferência radiativa, os cientistas estimaram a intensidade com que o líquido dentro das gotículas de nuvens do planeta precisaria para absorver a luz ultravioleta e azul para corresponder às observações de naves espaciais e telescópios.
Reimaginando as nuvens de Vênus em laboratório
O estudo, publicado em AstronomiaInvestigou o problema de uma forma incomum. O autor principal, Dr. Jan Spacek, perguntou como seria o conteúdo das nuvens de Vênus se as gotículas pudessem de alguma forma ser coletadas em uma cubeta espectrométrica e estudadas como um líquido a granel.
Esta diferença é importante porque uma nuvem pode parecer muito diferente do material que realmente constitui as suas partículas.
A fumaça do cigarro oferece um exemplo familiar. A fumaça pode parecer branca porque suas partículas submicrométricas espalham a luz de maneira extremamente eficaz. Mas se essas partículas se acumularem dentro do frasco, elas formarão uma suspensão densa de tabaco queimado – uma lama semelhante a alcatrão.
As nuvens de Vênus podem se comportar de acordo com um princípio óptico semelhante porque a distribuição do tamanho de suas partículas é comparável à da fumaça de cigarro. Como resultado, as nuvens que parecem amarelo pálido à distância podem conter líquidos que parecem surpreendentemente escuros quando concentrados.
“O nosso modelo pergunta efectivamente o que aconteceria se pudéssemos recolher esse material de nuvem numa cuvete e colocá-lo num espectrómetro de laboratório,” disse o autor principal Jan Spacek, da Fundação para a Evolução Molecular Aplicada, EUA. “Isso é importante porque a absorção de luz no líquido a granel pode estar relacionada à concentração de materiais que absorvem luz na solução.”
Medir a intensidade com que o material misterioso absorve a luz
Para tornar essa comparação possível, os investigadores combinaram observações de Vénus com um modelo de transferência radiativa que monitoriza como a luz é repetidamente espalhada e absorvida por gotículas de nuvens e moléculas atmosféricas.
Eles então transformaram a medição astronômica em uma espectroscopia UV-visível comumente usada em laboratório: o coeficiente de absorção do líquido que constitui as gotículas de nuvem.
“O principal é que as partículas das nuvens de Vénus dispersam a luz solar de forma muito eficiente, por isso o brilho observado a partir do espaço não pode ser diretamente comparado com a absorção de um líquido a granel medido em laboratório,” disse a Dra. Yeon Ju Lee do Grupo de Atmosfera Planetária do Instituto de Ciências Básicas (IBS) da Coreia do Sul, que calculou o modelo de transferência radiativa no estudo. “Ao levar em conta a dispersão e a absorção pelas partículas das nuvens e pela atmosfera, o modelo nos permite estimar a intensidade com que o líquido das gotículas das nuvens deve absorver a luz.”
Na faixa de comprimento de onda do modelo de 365–455 nm, o coeficiente de absorção decadal necessário atinge aproximadamente 1.278 cm-1 Em 375nm.
Este é um requisito exigente. Isto significa que o absorvedor desconhecido deve ser extremamente eficaz na absorção de luz, deve estar presente em concentrações muito elevadas no interior das gotículas ou deve satisfazer ambas as condições.
As moléculas baseadas em carbono podem explicar isso?
Uma classe possível de substâncias capazes de uma absorção tão forte são as moléculas orgânicas conjugadas altamente adsorventes. Neste contexto, “orgânico” significa apenas à base de carbono e não indica que o material veio de vida.
Para moléculas com poder de absorção semelhante ao dos pigmentos porfirinóides eficientes, a concentração necessária seria de cerca de 10 gramas por litro.
Os investigadores enfatizam que não estão a dizer que a clorofila, o heme ou qualquer pigmento orgânico específico seja responsável pelas características ultravioletas profundas de Vénus. Em vez disso, esses compostos são pontos de referência úteis porque são exemplos familiares de moléculas que absorvem luz de forma muito eficiente.
A forma do espectro de absorção de Vênus acrescenta outra pista importante.
Compostos orgânicos simples colocados em ácido sulfúrico concentrado podem reagir para formar misturas escuras e quimicamente complexas “semelhantes a alcatrão”. Mas essas misturas normalmente absorvem a luz amplamente em todo o espectro visível, fazendo com que pareçam marrons ou pretas.
Este comportamento não se enquadra no padrão previsto para Vênus, onde a absorção cai drasticamente entre 365 e 455 nm.
“Se a absorção de luz observada é devida à matéria orgânica conjugada, o perfil de absorção relativamente acentuado é consistente com um adsorvente quimicamente definido que resiste à transformação na mistura semelhante a alcatrão que normalmente vemos com matéria orgânica dissolvida em ácido sulfúrico concentrado”, disse Spacek.
Novos obstáculos tornam o mistério de Vénus mais difícil
Em vez de identificar imediatamente um absorvedor desconhecido, os resultados tornam a lista de possíveis candidatos mais restritiva.
“Paradoxalmente, ao colocar restrições adicionais ao absorvedor desconhecido, podemos ter tornado o mistério ainda mais interessante,” disse Janusz J. da Universidade de Ciência e Tecnologia de Wrocław, na Polónia. Petkowski disse.
As explicações inorgânicas também enfrentam desafios.
Paul B. da Universidade de Cambridge, Reino Unido. “O modelo impõe restrições exigentes a qualquer absorvedor proposto”, disse Rimmer. “Muitos dos candidatos inorgânicos propostos precisariam estar presentes em concentrações muito elevadas para corresponder à absorvância necessária.”
É importante ressaltar que as descobertas não mostram que existe vida nas nuvens de Vênus e não estabelecem que o misterioso absorvedor seja orgânico.
Em vez disso, a investigação define requisitos quantitativos específicos que qualquer material proposto, seja orgânico ou inorgânico, deve cumprir. Estes incluem a eficiência com que absorve a luz, quão concentrada deve ser, onde está distribuída na atmosfera e se pode existir realisticamente dentro da faixa observada de tamanhos de partículas de nuvens.
Missões futuras poderão testar o mistério diretamente
Os cientistas podem agora testar estas restrições em experiências de laboratório e, eventualmente, compará-las com medições feitas diretamente no interior da atmosfera de Vénus.
A iniciativa Morning Star Mission to Venus está desenvolvendo técnicas in situ para estudar a química das nuvens de Vênus. Esses esforços incluem a busca e medição de moléculas orgânicas complexas que podem ajudar a identificar adsorventes desconhecidos.
Um instrumento planejado, o nefelômetro de autofluorescência, foi projetado para examinar as partículas da nuvem de Vênus em busca de fluorescência que esperamos estar associada a moléculas orgânicas. Está planejado para uma missão do Rocket Lab a Vênus.
Ao combinar observações à distância com química de laboratório e futuras medições de naves espaciais, a investigação oferece um novo caminho para resolver um dos mistérios mais antigos de Vénus.
