Por que Mercúrio não é o planeta mais quente do Sistema Solar

No grande esquema do Sistema Solar, a maior fonte de energia, de longe, é o Sol. Embora a radioatividade e a contração gravitacional possam fornecer uma quantidade substancial de energia aos núcleos de planetas massivos, a luz e o calor emitidos por nossa estrela-mãe são esmagadoramente responsáveis pela temperatura da superfície de um planeta. Para uma excelente aproximação, o sol mantém não apenas a Terra, mas todos os planetas a uma temperatura bem acima do que seriam sem ela: apenas alguns Kelvin. (Sem uma fonte de calor externa, a maioria das temperaturas planetárias se equilibraria a -270 °c / -455 °F.) durante o dia, os planetas absorvem energia do sol, mas durante o dia e a noite, eles irradiam energia de volta ao espaço. É por isso que as temperaturas aquecem durante o dia e se refrescam durante a noite, algo que é praticamente verdadeiro para todos os planetas que têm um lado diurno e um lado noturno. Também esperamos estações-tempos frios e tempos quentes-com base no quão elíptica é a órbita de um planeta e em sua inclinação axial.

mas se os vários parâmetros orbitais de um planeta fossem as únicas coisas que determinavam a temperatura, então o planeta mais próximo do Sol seria inevitavelmente o mais quente, e todos eles ficariam progressivamente mais frios à medida que nos afastávamos cada vez mais. Talvez um gigante gasoso que fosse grande o suficiente para gerar uma fração significativa de seu próprio calor mudaria essa ordem (se Júpiter e Netuno fossem trocados, este poderia ser o caso), mas em geral esperaríamos que a temperatura de um planeta caísse em proporção à sua distância do sol. Podemos verificar essa expectativa começando no planeta mais interno e trabalhando para fora.

Mercúrio está quente. Se estamos sendo quantitativos, é realmente extremamente quente! Como o planeta mais próximo do sol, ele completa uma órbita em apenas 88 dias terrestres, atingindo uma temperatura máxima durante o dia de 700 Kelvin (427 °C / 800 °F) em seus locais equatoriais mais quentes. Mercúrio gira muito lentamente, então seu lado noturno passa um tempo consecutivamente longo no escuro, protegido do sol; durante esses tempos, desce para apenas 100 Kelvin (-173 °C / -280 °F). Essa baixa temperatura é incrivelmente fria e muito mais fria do que qualquer temperatura natural conhecida aqui na Terra. Essa é a história do planeta mais próximo do Sol: Mercúrio.

e o próximo: Vênus?

Vênus está cerca de duas vezes mais longe do Sol, em média, do que Mercúrio, levando cerca de 225 dias terrestres para orbitar o sol. Ele também gira ainda mais devagar do que Mercúrio, gastando mais de 100 dias terrestres consecutivos em um tempo banhado pela luz solar e, em seguida, uma quantidade igual de tempo na escuridão. E, no entanto, quando você mede a temperatura de Vênus, há uma surpresa: Vênus é a mesma temperatura em todos os momentos, dia ou noite, em uma média de 735 Kelvin (462 °C / 863 °F), tornando-o ainda mais quente que Mercúrio!

essa estranha ocorrência fez mais do que apenas confundir os astrônomos quando o descobriram; isso os mortificou! Vênus não era grande o suficiente para gerar seu próprio calor e, no entanto, era mais quente à meia-noite Venusiana do que no meio-dia Mercuriano. Esta foi uma observação que clamou por uma explicação, e então começamos a contrastar os dois planetas mais internos.

comparando esses dois mundos, existem quatro diferenças muito fortes:Mercúrio é muito menor do que Vênus, Mercúrio é cerca de duas vezes mais próximo do sol do que Vênus, Mercúrio é muito menos reflexivo do que Vênus e mercúrio não tem atmosfera, enquanto Vênus tem uma atmosfera muito espessa.

no que diz respeito à absorção e à radiação do calor, verifica-se que o tamanho não importa muito. Os planetas absorvem a luz solar com base em sua área de superfície transversal-proporcional ao seu raio ao quadrado-e irradiam-na na mesma proporção exata. Se mercúrio fosse o dobro de seu tamanho ou Vênus fosse metade de seu tamanho, nenhum deles teria sua mudança de temperatura em qualquer quantidade apreciável. Essa diferença é completamente irrelevante.

o fato de Vênus estar quase duas vezes mais longe do sol, no entanto, é muito importante. Qualquer objeto que é duas vezes mais longe do Sol recebe apenas um quarto da quantidade de energia solar por unidade de área, ou seja, o Mercúrio deve receber cerca de quatro vezes mais energia em cada parte de sua superfície como Vênus faz. À medida que a luz do sol se espalha pelo espaço, um mundo mais distante intercepta cada vez menos de sua energia. Esta é a grande vantagem de mercúrio, que encontra quase quatro vezes o fluxo por metro quadrado em comparação com Vênus. E, no entanto, Vênus ainda está mais quente, o que nos diz que algo mais importante deve estar acontecendo com um dos outros dois pontos.

como reflexivo ou Absorvente um objeto passa a ser conhecido como seu albedo, que vem da palavra latina alvo, que significa branco. Um objeto com um albedo (Albedo de ligação, para os geofísicos) de 0 é um absorvedor perfeito, enquanto um objeto com um albedo de 1 é um refletor perfeito. Na realidade, todos os objetos físicos têm um albedo entre 0 e 1. A Lua, por exemplo, parece ter um albedo muito alto aos nossos olhos, com uma aparência branca durante o dia e a noite.

não deixe a aparência branca da lua enganá-lo! O albedo médio da Lua é de apenas 0,12, o que significa que apenas 12% da luz que a atinge é refletida, enquanto os outros 88% são absorvidos. Quanto menor o albedo de um objeto, melhor é absorver a luz, o que significa que quanto maior o albedo, menos luz solar é absorvida. Mercúrio acaba sendo semelhante à Lua em 0,119, enquanto o albedo de Vênus é de longe o mais alto de todos os corpos planetários do sistema Solar em 0,90. Portanto, mercúrio não apenas recebe quatro vezes mais energia por unidade de área, mas absorve quase nove vezes mais da luz solar que recebe do que Vênus!

no entanto, se você viu duas fotos em close-up dos recentes trânsitos de mercúrio (no mês passado) e Vênus (em 2012), você notaria que o sol parece “curvar” em torno de Vênus, enquanto não há tal efeito sobre Mercúrio. Isso se deve à quarta e importante diferença entre os dois mundos: mercúrio não tem atmosfera, enquanto Vênus tem uma muito espessa.

veja, mercúrio e Vênus não apenas absorvem a luz do Sol; cada planeta então re-irradia essa energia como calor de volta ao espaço. Para o mercúrio sem ar, todo esse calor volta imediatamente ao espaço. Mas em Vênus, a história é diferente. Cada quantum de radiação infravermelha-o calor re-irradiado – tem que passar por aquela atmosfera espessa e espessa, o que é difícil.

Vênus não só possui uma atmosfera muitas vezes a espessura da Terra, carregada com enormes quantidades de gases absorventes do Infravermelho, como o dióxido de carbono, mas está envolta em camadas terrivelmente espessas de nuvens altamente reflexivas. Esta névoa de ácido sulfúrico, que se estende por mais de 20 km de espessura, circunda o planeta a velocidades de 210 a 370 km/h, prendendo a grande maioria do calor irradiado e transferindo-o por todo o planeta. As longas noites não fornecem escapatória do calor, pois os efeitos de aprisionamento e Termalização das camadas de nuvens mantêm a superfície de Vênus a uma temperatura inóspita, tanto que se você somasse o tempo operacional de cada sonda que já pousou na superfície de Vênus, nem sequer somaria metade de um dia terrestre.

mas nas quantidades certas, a captura de calor atmosférico pode ser a melhor coisa que já aconteceu com um mundo. Se não fosse pela atmosfera da Terra, a temperatura média em nosso planeta seria um insignificante 255 Kelvin (-18 °C / -1 °F), ou aproximadamente a temperatura do continente antártico. O efeito geral das nuvens e gases atmosféricos eleva o clima do nosso planeta para a zona temperada, onde a vida-como-nós-sabemos que prosperou por tanto tempo. No entanto, no início da história do Sistema Solar, com um sol mais frio e uma atmosfera muito mais fina, Vênus provavelmente era semelhante em temperatura à da terra hoje. Provavelmente tinha o mesmo potencial de vida e processos biológicos, mas uma catástrofe descontrolada criou o inferno permanente que habitou nosso mundo irmão por bilhões de anos.

embora a terra não esteja em risco do mesmo destino, Vênus permanece como o mundo mais quente do nosso sistema Solar e um conto preventivo de um efeito estufa fora de controle. À medida que entendemos melhor os processos que impulsionam o clima e a temperatura da Terra, é nossa responsabilidade guiar nosso planeta na direção certa. A ligação entre o sol, a atmosfera e o destino do planeta está escrita em todo o mundo em nosso Sistema Solar. Cabe à humanidade aprender essas lições e decidir o que faremos a seguir.