Cientistas determinam a duração do dia em Saturno

Imagem do hemisfério norte de Saturno obtida pela sonda Cassini em 2016, quando essa parte do planeta estava perto do solstício de verão. Um ano em Saturno são 29 anos terrestres; os dias têm apenas a duração de 10h:33m:38s, de acordo com uma nova análise de dados da Cassini.Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Usando novos dados da sonda Cassini da NASA, os investigadores pensam ter resolvido um antigo mistério da ciência do Sistema Solar: a duração do dia em Saturno. É 10 horas, 33 minutos e 38 segundos. O valor iludiu os cientistas planetários durante décadas, porque o gigante gasoso não tem superfície sólida com marcos para rastrear enquanto gira, e tem um campo magnético invulgar que esconde o período de rotação do planeta.

A resposta, descobriu-se, estava escondida nos anéis. Durante as órbitas da Cassini em redor de Saturno, os instrumentos examinaram os anéis gelados e rochosos em detalhes sem precedentes. Christopher Mankovich, estudante de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, EUA, usou os dados para estudar padrões de ondas dentro dos anéis.

O seu trabalho determinou que os anéis respondem a vibrações dentro do próprio planeta, agindo de forma semelhante aos sismógrafos usados para medir o movimento provocado por sismos. O interior de Saturno vibra a frequências que causam variações no seu campo gravitacional. Os anéis, por sua vez, detetam esses movimentos no campo.

"As partículas nos anéis não podem deixar de sentir estas oscilações no campo gravitacional," disse Mankovich. "Em locais específicos nos anéis, estas oscilações capturam partículas no momento certo nas suas órbitas para gradualmente acumular energia e essa energia é convertida como uma onda observável."

A investigação de Mankovich, publicada no dia 17 de janeiro na revista The Astrophysical Journal, descreve como ele desenvolveu modelos da estrutura interna de Saturno que combinam com as ondas dos anéis. Isso permitiu com que ele rastreasse os movimentos do interior do planeta - e, assim, a sua rotação.

A rotação de 10h:33m:38s que a análise rendeu é vários minutos mais rápida do que as estimativas anteriores de 1981, baseadas em sinais de rádio da sonda Voyager da NASA. A análise dos dados da Voyager, que estimou o dia como tendo a duração de 10h:39m:33s, baseou-se na informação do campo magnético. A Cassini também usou dados do campo magnético, mas as estimativas anteriores variavam entre 10h:36m até 10h:48m.

Os cientistas geralmente dependem dos campos magnéticos para medir as rotações dos planetas. O eixo magnético de Júpiter, como o da Terra, não está alinhado com o seu eixo de rotação. Por isso, gira enquanto o planeta roda, permitindo aos cientistas medir um sinal periódico nas ondas de rádio para obter o período de rotação. No entanto, Saturno é diferente. O seu campo magnético único está quase perfeitamente alinhado com o seu eixo de rotação.

É por isso que a descoberta nos anéis foi a chave para determinar a duração do dia. Os cientistas estão entusiasmados com a melhor resposta até agora para uma questão tão central sobre o planeta.

"Os investigadores usaram ondas nos anéis para espiar o interior de Saturno e esta característica fundamental do planeta, há muito procurada, saltou à vista. E é um resultado realmente sólido," disse Linda Spilker, cientista do projeto Cassini. "Os anéis tinham a resposta."

A ideia de que os anéis de Saturno podiam ser usados para estudar a sismologia do planeta foi sugerida pela primeira em 1982, muito antes das observações necessárias serem possíveis.

O coautor Mark Marley, agora do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Silicon Valley, no estado norte-americano da Califórnia, subsequentemente aprofundou a ideia para a sua tese de doutoramento em 1990. Além de mostrar como os cálculos podiam ser feitos, previu onde poderiam estar as assinaturas dos anéis de Saturno. Ele também observou que a missão Cassini, na altura nos estágios de planeamento, seria capaz de fazer as observações necessárias para testar a ideia.

"Duas décadas depois, nos anos finais da missão Cassini, os cientistas analisaram os dados e encontraram características dos anéis nas posições previstas por Mark," disse o coautor Jonathan Fortney, professor de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e membro da equipa da Cassini. "Este trabalho visa aproveitar ao máximo estas observações."

A missão da Cassini terminou em setembro de 2017 quando, com pouco combustível, mergulhou deliberadamente na atmosfera de Saturno, para evitar a queda nas luas do planeta.

Fonte: Astronomia OnLine