8 de mai de 2014

Ganimedes pode abrigar "SANDUÍCHE" de oceanos e gelo

Esta impressão artistica da lua de Júpiter, Ganimedes, a maior lua do Sistema Solar, ilustra o modelo "ensanduichado" dos seus oceanos interiores. Os cientistas suspeitam que Ganimedes tem um oceano gigantesco por baixo de uma crosta gelada.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Segundo novas pesquisas da NASA, a maior lua do nosso Sistema Solar, uma companheira de Júpiter chamada Ganimedes, pode ter várias camadas empilhadas de gelos e oceanos. Anteriormente, pensava-se que a lua abrigava um espesso oceano entre apenas duas camadas de gelo, uma no topo e outra na parte inferior. "O oceano de Ganimedes pode ser organizado como uma sanduíche," afirma Steve Vance do JPL da NASA em Pasadena, Califórnia, EUA. O estudo, liderado por Vance, fornece novas evidências teóricas para o modelo da equipa, proposto pela primeira vez no ano passado. O artigo da pesquisa foi publicado na revista Planetary and Space Science.

Os resultados apoiam a ideia de que há possibilidade da vida primitiva surgir na lua gelada. Os cientistas dizem que os lugares onde a água e a rocha interagem são importantes para o desenvolvimento da vida; por exemplo, é possível que a vida na Terra tenha começado em aberturas no nosso fundo do mar. Antes do novo estudo, pensava-se que o fundo rochoso do mar de Ganimedes estava revestido com gelo, não líquido - um problema para o surgimento da vida. A existência de camadas sugere o contrário: a primeira camada no topo do núcleo rochoso pode ser água salgada.

"São boas notícias para Ganimedes," comenta Vance. "O seu oceano é enorme, com pressões descomunais, por isso pensava-se que o gelo denso tinha que formar-se no fundo do oceano. Quando adicionámos sais aos nossos modelos, ficámos com líquidos densos o suficiente para mergulhar até ao fundo do mar. Os cientistas da NASA suspeitaram pela primeira da existência de um oceano em Ganimedes na década de 1970, com base em modelos da lua gigante, que é maior que Mercúrio. Nos anos 90, a missão Galileu passou por Ganimedes, confirmando o oceano da lua e mostrando que se estende até profundidades de centenas de quilómetros. A sonda também encontrou evidências de mares salgados, provavelmente contendo sal de sulfato de magnésio.

Os modelos anteriores dos oceanos de Ganimedes assumiam que o sal não mudava muito as propriedades do líquido com a pressão. Vance e a sua equipa mostraram, através de experiências laboratoriais, o aumento da densidade dos líquidos devido à quantidade de sal e sobre estas condições extremas dentro de Ganimedes e de luas similares. Pode parecer estranho que o sal torne o oceano mais denso, mas é fácil vermos por nós próprios com sal de mesa e um copo de água. Em vez de aumentar o volume, o líquido encolhe e torna-se mais denso. Isto é porque os iões do sal atraem as moléculas de água.

Os modelos tornam-se mais complicados quando as diferentes formas de gelo são tidas em contas. O gelo que flutua nas nossas bebidas é chamado "Gelo I". É a forma menos densa de gelo e é mais leve que a água líquida. Mas a altas pressões, como aquelas nos oceanos esmagadoramente profundos de Ganimedes, as estruturas cristalinas do gelo tornam-se mais compactas. "É como encontrar um melhor arranjo para os sapatos na sua bagagem - as moléculas de gelo ficam organizadas mais intimamente," explica Vance. O gelo pode tornar-se tão denso que fica mais pesado que a água e cai para o fundo do mar. O gelo mais denso e pesado, que se pensa existir em Ganimedes, é chamado "Gelo VI."

Ao modelar esses processos em computador, a equipa obteve um oceano "ensanduichado" entre duas a três camadas de gelo, além do fundo rochoso do mar. O gelo mais leve está no topo, e o líquido mais salgado é pesado o suficiente para mergulhar até ao fundo. Além do mais, os resultados demonstram um possível fenómeno bizarro que faz com que "neve para cima" nos oceanos. À medida que os oceanos se agitam e as plumas frias serpenteiam, o gelo na camada oceânica superior, chamado "Gelo III," pode formar-se na água do mar. Quando o gelo se forma, os sais precipitam. Os sais mais pesados deslocam-se para baixo, e o gelo mais leve flutua, "ou sobe neve", para cima. Esta "neve" derrete novamente antes de chegar ao topo do oceano, possivelmente deixando uma espécie de granizo no meio da sanduíche lunar.

"Nós não sabemos quanto tempo dura esta estrutura Dagwood-sanduíche," afirma Christophe Sotin do JPL. "Esta estrutura representa um estado estável, mas vários factores podem indicar que a lua não atinge este estado estável. Sotin e Vance são ambos membros da equipa de Mundos Gelados do JPL, parte do Instituto de Astrobiologia da NASA com sede no Centro de Pesquisa Ames em Moffett Field, no estado americano da Califórnia. Os resultados também pode ser aplicados a exoplanetas, planetas que orbitam outras estrelas que não o nosso Sol. Algumas super-Terras, planetas rochosos mais massivos que a Terra, foram propostos como "mundos de água" cobertos por oceanos.

Será que podem ter vida? Vance e a sua equipa pensam que experiências laboratoriais e modelagem mais detalhada de oceanos exóticos podem ajudar a encontrar respostas. Ganimedes é uma das cinco luas no nosso Sistema Solar que se pensa ter vastos oceanos por baixo das crostas geladas. As outras luas são Europa e Calisto (também de Júpiter) e Titã e Encelado em Saturno. A ESA está a desenvolver uma missão espacial com o nome JUICE (JUpiter ICy moons Explorer), para visitar Europa, Calisto e Ganimedes em 2030. Tem lançamento previsto para 2022.
Fonte: Astronomia On-Line

Cientistas da Nasa recriam poeira espacial ao simular condições de estrela

Uma equipe de cientistas da Administração Nacional da Aeronáutica e do Espaço dos EUA (Nasa) recriou poeira espacial ao reproduzir os processos que ocorrem na atmosfera de uma estrela gigante vermelha, informou nesta quarta-feira a instituição em comunicado. A agência aeroespacial americana destacou que os cientistas esperam entender melhor a composição e evolução do universo graças aos resultados deste experimento, realizado no Centro de Pesquisa Ames em Moffett Field (Califórnia, EUA.). Os grãos de poeira que se formam ao redor das estrelas que estão morrendo são expulsos ao espaço interestelar onde, após um ciclo vital que se prolonga durante milhões de anos, levam à formação de planetas. Em uma instalação denominada "câmara de Simulação Cósmica" (Cosmic, em seu acrônimo em inglês), os cientistas conseguiram criar na Terra grãos de pó similares aos que se formam no espaço. "As duras condições do espaço são extremamente difíceis de reproduzir no laboratório, e durante muito tempo dificultaram os esforços para interpretar e analisar as observações do espaço", explicou o líder do projeto, o investigador do centro Ames Farid Salama, no comunicado.

Na câmara Cosmic, os pesquisadores simularam as extremas condições do entorno espacial, com íons flutuando no vazio a densidades multiplicada por milhões a da atmosfera terrestre e temperaturas médias de -167'78 graus celsius, tudo isso banhado em radiações visível e ultravioleta. Com os resultados deste experimento, os pesquisadores confiam em obter mais pistas sobre o pó que rodeia as estrelas, o que, por sua vez, pode ajudar a melhorar sua compreensão da formação de planetas. "Agora podemos, pela primeira vez, recriar e visualizar verdadeiramente no laboratório a formação de grãos de carbono na envoltura das estrelas e aprender sobre sua formação, estrutura e distribuição de tamanhos", indicou César Contreras, outro dos pesquisadores que participou do projeto.
Fonte: TERRA

Aglomerado de galáxias amplia supernova distante

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Como você calibra uma imensa lente gravitacional? Nesse caso a lente é o aglomerado de galáxias Abell 383, uma massiva aglomeração de galáxias, gas quente e matéria escura que localiza-se a cerca de 2.5 bilhões de anos-luz de distância com um desvio para o vermelho, z= 0.187. O que precisa ser caljbrado é a massa do aglomerado, em particular a quantidade e a distribuição da materia matéria escura. Uma nova técnica de calibração foi testada recentemente e consiste em esperar supernovas de um tipo bem específico ocorrerem atrás do aglomerado de galáxias, e então descobrir quanto o aglomerado ampliou essas supernovas ppr meio do efeito de lente gravitacional. Essa técnica complementa outras medidas incluindo a computação da matéria escura necessária para conter movimentos internos de galáxias, para confinar o gás quente do aglomerado e criar a imagem distorcida da lente gravitacional. Na imagem acima, do Telescópio Espacial Hubble, o aglomerado de galáxias A383 mostra sua capacidade de lente gravitacional na parte direita da imagem, distorcendo fortemente as galáxias em segundo plano, localizadas atrás do centro do aglomerado. Na parte esquerda da imagem, está uma distante galáxia, mostrada tanto antes, como depois da revelação de uma supernova recente. Até o momento, supernovas com qualidade para calibração, do Tipo Ia foram encontradas atrás dem outros dois aglomerados de galáxias por meio do projeto Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble, ou CLASH.

Ténue galáxia anã revela novos fatos sobre universo primitivo

Localizada a cerca de 75.000 anos-luz de distância, uma galáxia conhecida como Segue 1 tem algumas propriedades invulgares: é a galáxia mais ténue já detectada. É muito pequena, contendo apenas mais ou menos 1000 estrelas. E tem uma composição química rara, com quantidades infimamente pequenas de elementos metálicos presentes. Agora, uma equipa de cientistas analisou essa composição química e descobriu novas informações sobre a evolução das galáxias nos estágios iniciais do nosso Universo - ou, neste caso, uma impressionante inexistência de evolução em Segue 1. Normalmente, as estrelas formam-se a partir de nuvens de gás e depois terminam as vidas em explosões de supernova, expelindo mais dos elementos que são a base de uma nova geração de formação estelar. Mas não Segue 1: em contraste com todas as outras galáxias, como a nova análise mostra, parece que o processo de formação estelar de Segue 1 terminou no que normalmente seria um estágio inicial de desenvolvimento de uma galáxia.

"É quimicamente bastante primitiva," realça Anna Frebel, professora assistente de física no MIT (Massachusetts Institute of Technology, EUA), autora principal do novo artigo acerca de Segue 1. "Isto indica que a galáxia nunca fez muitas estrelas. É muito fraca. Esta galáxia tentou tornar-se numa grande galáxia, mas não conseguiu. Mas, precisamente porque se manteve no mesmo estado, Segue 1 contém informações valiosas sobre as condições iniciais do Universo após o Big Bang. Diz-nos como as galáxias começaram," comenta Frebel. "Está realmente a acrescentar outra dimensão à arqueologia estelar, onde olhamos para trás no tempo para estudar a era da primeira estrela e da formação da primeira galáxia."

Estrelas pobres em metais: um sinal revelador

O artigo foi recentemente publicado na revista Astrophysical Journal. Além de Frebel, os co-autores são Joshua D. Simon, astrónomo dos Observatórios da Instituição Carnegie, em Pasadena, Califórnia, e Evan N. Kirby, astrónomo da Universidade da Califórnia em Irvine. A análise usou novos dados obtidos pelos telescópios Magalhães no Chile, bem como dados do Observatório Keck no Hawaii, pertencentes a seis estrelas gigantes vermelhas em Segue 1, as mais brilhantes dessa galáxia. Os astrónomos são capazes de determinar quais os elementos presentes nas estrelas porque cada elemento tem uma assinatura única que se torna detectável nos dados dos telescópios.

Em particular, Segue 1 tem estrelas distintamente pobres em conteúdo metálico. Todos os elementos em Segue 1, que são mais pesados que o hélio, parecem ter derivado ou de uma única explosão de supernova, ou talvez de algumas dessas explosões, que ocorreram relativamente pouco tempo após a formação da galáxia. Seguidamente, Segue "desligou-se" em termos evolutivos, porque perdeu o seu gás devido às explosões e parou de fazer novas estrelas.

"Simplesmente não tem gás suficiente e não podia recolher gás suficiente para crescer e fabricar mais estrelas e, como consequência, produzir mais dos elementos pesados," acrescenta Frebel. De facto, uma galáxia normal do seu género contém 1 milhão de estrelas; Segue 1 contém apenas 1000. Os astrónomos descobriram também evidências reveladoras na ausência dos chamados "elementos de captura de neutrões" - aqueles encontrados na metade inferior da tabela periódica, criados em estrelas de massa intermédia. Mas em Segue 1, comenta Frebel, "os níveis de elementos de captura de neutrões nesta galáxia são os mais baixos já encontrados." Isto, mais uma vez, indica uma ausência de formação estelar repetida.

De facto, a composição química e estática de Segue 1 até a diferencia das outras galáxias pequenas que os astrónomos têm encontrado e analisado. "É muito diferente das outras galáxias anãs esferoidais que tiveram uma evolução química completa," afirma Frebel. "Essas são apenas mini-galáxias, enquanto [Segue 1 é] truncada. Ela não mostra muita evolução."

"Nós gostávamos de encontrar mais"

As galáxias anãs, segundo modelos astronómicos, parecem formar blocos de construção para galáxias maiores como a Via Láctea. A análise química de Segue 1 lança nova luz sobre a natureza destes blocos de construção, observa Frebel. Na verdade, outros astrónomos sugeriram que o estudo de galáxias como Segue 1 é uma parte vital no progresso no campo. Volker Bromm, professor de astronomia da Universidade do Texas, diz que o novo artigo é "muito bom e importante," e "consubstancia a ideia" de que a análise de galáxias anãs fracas produz novas informações sobre o desenvolvimento do Universo.

Como Bromm salienta, quando se trata da composição química das primeiras estrelas, toda a busca por pistas entre estrelas mais próximas da Via Láctea pode ser problemática; a maioria dessas estrelas teve um "uma história muito complexa de formação e enriquecimento, ondas muitas gerações de supernovas contribuíram para os padrões de abundância [de elementos] vistos nessas estrelas." As estrelas das galáxias anãs não têm este problema. As conclusões sobre Segue 1 também indicam que pode haver uma maior diversidade de caminhos evolutivos entre galáxias no início do Universo do que se pensava. No entanto, porque é apenas um exemplo, Frebel está relutante em fazer afirmações gerais.

"Nós realmente precisamos de encontrar mais destes sistemas," observa. "Ou, se nunca encontrarmos outra [como Segue 1], dir-nos-á quão raramente as galáxias falham na sua evolução. Nós simplesmente não sabemos nesta fase, porque esta é a primeira do seu tipo." O trabalho de Frebel muitas vezes foca-se na análise da composição química de estrelas invulgares próximas. No entanto, ela diz que gostaria de continuar este tipo de análise para quaisquer outras galáxias como Segue 1 que os astrónomos possam encontrar. Este processo pode demorar algum tempo; ela reconhece que tais descobertas futuras exigirão "paciência e um pouco de sorte."
Fonte: Astronomia On-Line
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