Avanços da Astronomia nos últimos 20 anos

Raul Celistrino Teixeira

Sistema Solar

Vênus, Marte

• Motivação: Por que o Planeta Terra tem um aspecto tão diferente de seus vizinhos?

• Quão especial é o nosso planeta, por conseguir abrigar água líquida por tanto tempo?

Vênus

• Já era conhecido como um planeta muito quente (T ~ 460ºC), por ter uma atmosfera muito densa (pressão 90 vezes maior que a da atmosfera terrestre)

• Muito CO2 em sua atmosfera, o que aumenta a temperatura da atmosfera através do chamado efeito estufa

• Luz do Sol entra na atmosfera

• Ao ser absorvida pela Terra, ela é reemitida na forma de raios infravermelho, que são barrados por certos gases, como o CO2 e o vapor d’água.

Efeito Estufa

• Supõe-se que, no início da formação dos planetas, Terra e Vênus tiveram a mesma quantidade de vapor d’água disponível, pois a receberam do impacto contínuo de cometas e asteróides.

• Atmosferas também tinham composição parecida

• O que tornou, então, Vênus tão diferente da Terra?

Vênus

• Missões enviadas ao planeta, nos últimos 20 anos, para entender tal fenômeno:

– Pioneer Venus, NASA (1978-1992)

– Magellan, NASA (1989-1994), mapeamento da superfície de Vênus, resolução de 100 m

– Venus Express, ESA (2005 - ), em órbita de Vênus atualmente

Vênus

• Vênus apresentou vulcanismo, tal como a Terra apresenta – Vulcanismo é responsável pela emissão de CO2 continuamente à atmosfera, e também quantidades de água – evidências de vulcanismo recente

• Na Terra, ao contrário de Vênus, há um mecanismo regulador natural da quantidade de CO2 na atmosfera, o ciclo carbonato-silicato

Vênus

Ciclo Carbonato-silicato

• Na Terra, água líquida tem função de reguladora da quantidade de CO2. Em presença dela, o CO2 reage com substâncias do solo, e é lavado ao mar, onde é soterrado e volta à atmosfera

• Devido à maior proximidade com o Sol, Vênus recebeu mais energia de nossa estrela

• Nesse ambiente, a água em forma de vapor formou nuvens a alturas muito grandes, e suas moléculas foram quebradas pela luz do Sol – Hidrogênio, muito leve, escapou, impossibilitando a formação de água novamente.

Vênus

• Sem mecanismo regulador, CO2 tomou conta da atmosfera

• Nos últimos 20 anos, várias sondas orbitaram Marte, e alguns veículos pousaram em sua superfície:

– Phobos - Soviet missions to Mars (1988) – Mars Pathfinder - NASA lander and rover to

Mars (1996)– Mars Global Surveyor - NASA Mars orbiter

(1996)– Nozomi (Planet-B) - ISAS (Japan) orbiter to

Mars (1998)– 2001 Mars Odyssey - NASA Orbiter Mission

to Mars (2001)– Mars Express - ESA Mars Orbiter and

Lander (2003)– Mars Exploration Rovers - Two NASA Rovers

to Mars (2003)– Mars Reconnaissance Orbiter, NASA.

Orbitador (2005)

Marte

• Questão principal: há água em marte?

• Descoberta água congelada misturada no solo marciano

• Calotas polares marcianas com mais água congelada do que gelo seco

Marte

• Marte é menor que a Terra, e está a uma maior distância do Sol – Já é um planeta frio, não apresenta mais vulcanismo

Marte• Atmosfera tênue, baixas

temperaturas, não comporta mais água líquida na superfície, a não ser em situações atípicas

• Questões ainda não respondidas:

– Marte chegou a ter um ciclo regulador carbonato-silicato, de modo a manter água líquida em sua superfície?

– Se sim, por quanto tempo? Há quanto tempo Marte deixou de apresentar água líquida em sua superfície?

Marte

Zona de habitabilidade• Discussão sobre a

manutenção de água líquida na superfície de um planeta leva à discussão sobre qual a zona de habitabilidade para uma estrela

• Para o Sistema Solar, seguramente após Vênus, e até Marte, ou antes ainda desse planeta

• Uma pequena diferença em nossa órbita mudaria muito o clima?

Júpiter e Saturno

• Galileo – Orbitador de Júpiter, lançado em 1989, operou de 1995 a 2003,

• Cassini – lançada em 1997, alcançou Saturno em 2004, opera até hoje

• Estudo dos planetas e de suas luas

Júpiter• A sonda Galileo soltou

uma sonda atmosférica para estudar a composição da atmosfera de Júpiter em função da altitude

• Sua composição indica formação na mesma época da formação do Sol – Ajuda a entender a evolução do Sistema Solar

• Velocidade dos ventos indica também fonte de energia interna, provinda de contração gravitacional

Luas de Júpiter -

Io

• Descoberto vulcanismo em Io

• Efeito de maré, causado por Júpiter

Luas de Júpiter - Europa

• Antes, a sonda Voyager já sabia

ser Europa coberta por uma camada de gelo

• Galileo trouxe imagens de alta resolução da lua

– rachaduras, fissuras na superfície

• Pouca presença de crateras,

superfície jovem

Luas de Júpiter - Europa

• Análise de densidade da lua, mais análise de impactos na superfície sugerem ~ 20 Km para a crosta congelada, mas ~ 100km de água

• Possível presença de um imenso oceano de água líquida abaixo da superfície congelada!

• Explicaria as rachaduras e a idade da superfície – movimentos convectivos no oceano

Titan – Lua de

Saturno• Missão Cassini carregou

consigo uma sonda, Huygens, que pousou em Titan e realizou várias medidas durante o pouso

• Titan é uma lua de grande interesse – Atmosfera muito parecida com a da Terra primordial (95% de nitrogênio, metano, outros compostos orgânicos), e muito extensa (600 km, 10 vezes maior que a da Terra)

Titan – Lua de

Saturno• Huygens revelou

imagens do relevo de Titan, abaixo das nuvens que cobrem o satélite

• Descoberta, pela sonda Cassini, de lagos de hidrocarbonetos em Titan (temperatura muito baixa)

Dinâmica dos anéis dos planetas gasosos

• Desde 1985, sabemos que os 4 planetas gasosos têm anéis, mas pouco se sabia sobre a origem, ou a estabilidade destes

• Telescópio espacial Hubble/ Cassini/ Galileo trouxeram novas informações sobre os anéis desses planetas nos últimos anos

Dinâmica dos anéis dos planetas gasosos

• Interação luas – matéria dos anéis é complexa

– Troca contínua de matéria, luas alimentam anéis e roubam matéria destes

– Ressonância – Luas estabilizam certos anéis e “limpam” outras áreas da presença deles, a partir de interação gravitacional, dependendo da relação entre os períodos de órbita

• Efeitos de ressonância também são importantes na dinâmica de sistemas de maior escala: Determinação da órbita de asteróides por Júpiter, efeitos de ordem galáctica

• Estudo desses sistemas nos ajuda a entender os sistemas maiores

Dinâmica dos anéis dos planetas gasosos

Plutão

• Fevereiro de 2006: Descobre-se mais 2 luas de Plutão

• Agosto de 2006: Plutão deixa de ser considerado um planeta!

Cinturão de Kuiper

• Década de 50: Kuiper propõe a existência de um cinturão de corpos menores, após a órbita de Netuno, que explicaria a origem de cometas de pequeno período. Plutão seria um desses objetos

• 1992: 1º KBO (Objeto do Cinturão de Kuiper) descoberto pelo Mauna Kea, telescópio no Havaí

• Atualmente, conhece-se mais de 700 KBO’s.

• 2002: Descoberta de Quaoar, com metade do diâmetro de Plutão (que tem 2300 km)

• 2004: Descoberta de Sedna, com diâmetro entre 1000 e 1500 km

Cinturão de Kuiper

2003UB313 (Xena)• 29/7/2005: NASA divulga nota para a imprensa: “Décimo planeta descoberto”

• Corpo tem PELO MENOS o tamanho de Plutão, estimado em 1,5 vezes o diâmetro deste

• Distância atual do Sol: 97 UA

Afinal, o que é um planeta?

• Agosto de 2006: IAU decide, por fim, quais são as características necessárias para um corpo ser considerado um planeta:

– Orbitar uma estrela;

– Não ser uma estrela;

– Ter formato esférico;

– Ter massa suficiente prá “limpar” sua vizinhança

• Plutão, portanto, não é mais um planeta!

FIM

• Fontes principais de pesquisa / imagens:

– www.nasa.gov.br

– Revista Scientific American, Edição especial nº 9, “Novas luzes sobre o Sistema Solar”.