Quatro coisas que agora sabemos sobre Saturno

A Cassini deu um último show épico com uma série de manobras de alto risco para ir aonde nenhuma sonda espacial havia ido antes. Aqui estão algumas coisas interessantes que aprendemos com esse final.

Concepção de um artista de Cassini mergulhando através da lacuna entre Saturno e seus anéis. NASA / JPL

Depois de 13 anos orbitando Saturno, a missão Cassini terminou em 15 de setembro de 2017, com um mergulho na atmosfera do planeta.

Mas durante o estágio final da operação, enquanto a espaçonave estava praticamente rodando com fumaça, os engenheiros da NASA elaboraram uma série de manobras audaciosas destinadas a investigar territórios antes desconhecidos. Durante sua Grande Final , Cassini passou várias vezes entre os anéis e a atmosfera do planeta, roçou as bordas externas dos anéis e visitou as áreas de alta latitude onde observava as auroras do planeta.

Ele também orbitava o planeta com mais freqüência, fornecendo observações mais regulares de características variáveis, como a magnetosfera ocupada do planeta. "As órbitas do Grand Finale nos permitiram também acessar escalas de tempo inexploradas", diz Elias Roussos (Instituto Max Planck de Pesquisa do Sistema Solar, Alemanha). “Esses tipos de dados se prestam a descobertas e acredito que ainda há muito mais para vir no futuro.”

1. Os anéis são feitos de uma sopa congelada de produtos químicos

Medições remotas anteriores haviam revelado há muito tempo que os anéis de Saturno são feitos principalmente de grãos de gelo de água. No entanto, a receita completa era um mistério. Durante sua Grande Final, a Cassini coletou e analisou alguns dos grãos que caem dos anéis no planeta, em um fenômeno apelidado de “chuva em anel”.

"Nós esperávamos vapor de água e grãos, e vimos metano, nitrogênio molecular e dióxido de carbono", diz Hunter Waite (Southwest Research Institute), primeiro autor de um dos novos trabalhos. A Cassini também detectou amônia e compostos orgânicos ligados a minúsculos grãos de água gelada à escala de nanogramas.

Os pesquisadores ainda não sabem se essa composição é representativa de todos os anéis ou apenas dos mais internos, que podem ter sido poluídos por interações com o planeta ou por outros corpos que passam, como os cometas. Alternativamente, os anéis podem ser um reservatório do disco original de gás e poeira ao redor do Sol a partir do qual os planetas se formaram. Ou talvez existam processos desconhecidos que formam e mantêm os anéis, alimentando-os com esses produtos químicos.

2. Mais que chover, é uma chuva torrencial.

Esta foto da Cassini revela o anel D efêmero de Saturno, o anel mais interno quase invisível ao lado do resto do sistema de anéis. NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciências Espaciais

A quantidade de material que cai dos anéis em Saturno é muito maior - pelo menos 10 vezes mais - do que o previsto. A maior parte deste material parece vir das regiões internas do anel D , a mais próxima do planeta. À medida que os anéis giram ao redor do planeta, eles lançam toneladas de grãos de gelo revestidos com a mistura química descrita anteriormente. Os astrônomos calcularam uma precipitação de 10 toneladas de material por segundo. Ao longo de milhões de anos, essa chuva poderia mudar a composição da atmosfera equatorial de Saturno.

Os pesquisadores também observaram que os grãos parecem ter uma fonte preferencial: o anel D68, uma região iluminada do anel D que pode ter sido alterada por uma colisão com um objeto que passa, como um cometa.

Isso levou os astrônomos a rever suas idéias sobre a longevidade do anel. "Na taxa atual de infall, o anel D, se não reabastecido do anel C, desapareceria em alguns milhões de anos", diz Waite. Isso significa que em algum momento os anéis podem desaparecer, a menos que sejam reabastecidos por um mecanismo desconhecido.

3. Existe um cinto de radiação entre os anéis e a atmosfera

A maioria dos planetas com um campo magnético, como a Terra, é cercada por cinturões de radiação que prendem partículas carregadas. No caso de Saturno, os pesquisadores já sabiam sobre os cinturões de radiação fora dos anéis. Os cientistas suspeitavam que poderia haver um cinturão de radiação adicional entre o planeta e os anéis, mas nunca haviam sido capazes de detectá-lo até agora.

"Nós sabíamos que existem processos que poderiam fornecer partículas de alta energia perto de Saturno", diz Roussos. "Mas qualquer partícula carregada que é injetada entre Saturno e seus densos anéis tem que lutar contra os impactos com as moléculas atmosféricas do planeta e com a poeira no anel-D de Saturno que esvazia sua energia."

Uma ilustração dos cinturões de radiação de Saturno. O cinto de radiação dentro dos anéis (inset) foi observado durante a Grande Final da Cassini. MPS, JHU-APL

No entanto, a Cassini detectou um cinturão de prótons carregados logo acima da atmosfera. Este novo anel é dividido em dois segmentos devido à presença do anel D68, que absorve prótons. No entanto, há outro anel chamado D72, que não parece influenciar o cinto. “Nós não consideramos esses cachos como importantes quando estávamos construindo nossos modelos de cinturão de radiação há vários anos atrás. Agora vemos o quão forte é sua influência e quão diversa ela é ”, diz Roussos.

4. Como na Terra, as auroras podem produzir emissões de rádio

Durante os passes da Cassini através da magnetosfera de Saturno, a sonda mediu as emissões de rádio das partículas que geram as auroras. Auroras em Saturno são, de certa forma, semelhantes às da Terra: Partículas carregadas viajam ao longo das linhas do campo magnético e excitam certos átomos. Em Saturno, porém, as auroras emitem luz ultravioleta de átomos de hidrogênio excitados, em vez de oxigênio e nitrogênio.

Na Terra, as partículas carregadas que criam as auroras podem alimentar um fenômeno diferente quando estão mais acima na atmosfera. A uma certa altitude eles encontram plasma magnetizado. Linhas de campo magnético auroral aprisionam os elétrons, que então transmitem sua energia para as ondas de rádio.

Pesquisadores já mostraram que essas emissões de rádio também existem em Saturno . Eles mediram fontes de rádio de baixa freqüência entre 10 kHz e 20 kHz, geradas a algumas centenas de milhares de quilômetros acima da atmosfera. Eles também observaram que essas emissões mudam com o tempo, revelando que a densidade do plasma muda localmente. "Por que a densidade do plasma varia muito com o tempo é uma questão em aberto até agora", diz Laurent Lamy (Paris Observatory, França). “Mas isso é interessante, notar que as emissões de rádio fornecem um diagnóstico das condições locais do plasma.”

Fonte: Skyandtelescope.com