Marte Distância média do Sol: 228 milhões de km Diâmetro equatorial: 6790 km Massa: 0.107 massas terrestres Gravidade: 3.78 m/s² Densidade: 3950 kg/m³ Rotação: 1,03 dias (24h37min) Translação: 1,88 anos Satélites conhecidos: 2 Temperatura: -139 / +22 (°C) Principais componentes da atmosfera: gás carbônico, nitrogênio, argônio Superfície

• O aspecto mais curioso da superfície do planeta é a diferença entre o hemisfério Norte baixo e suave e o hemisfério Sul com muitas crateras, que é, em média, cerca de cinco quilômetros mais alto do que o norte.

Mapa topográfico obtido pela sonda Mars Global Surveyor. Note a presença de elevações de mais de 10 milhas, isto é, 16 km. E também a presença de depressões da mesma magnitude.

A superfície de Marte é povoada por vulcões, sendo o maior deles o Monte Olympus, maior vulcão do sistema solar, com uma altura de 21287m. Observados desde o século XIX pelo astrônomo Percival Lowell, Marte possui várias formações rochosas parecidas com canais (Valles Marineris) , formados por processo erosivo, devido aos ventos, ou talvez, água. A observação destes canais foi a primeira grande motivação para a crença popular na existência de vida em Marte. Interior Apesar de não haver dados suficientes, sabe-se que Marte possui uma crosta fina (dezenas de quilômetros), um manto espesso e um núcleo denso, numa estrutura semelhante a da Terra. O limite máximo para a espessura do núcleo é de 2000 km. A figura abaixo, obtida a partir dos dados da sonda Mars Global Surveyor, mostra um pouco do comportamento do manto de Marte, sendo que o vermelho indica uma maior atividade.

Atmosfera Com cerca de 500 km de espessura, a atmosfera marciana é composta de:

• dióxido de carbono (CO2): 95,32% • gás nitrogênio (N2): 2,7% • argônio (Ar): 1,6% • gás oxigênio (O2): 0,13% • água (H2O): 0,03% • neônio (Ne): 0,00025 %

A pequena porção de água contida no ar pode condensar, formando nuvens que flutuam a uma grande altitude na atmosfera ou giram em volta dos vulcões mais altos. Podem-se formar bancos de neblina matinal nos vales. Há evidências de que no passado uma atmosfera mais densa pode ter permitido que a água corresse no planeta. características físicas muito parecidas com costas, gargantas, leitos de rios e ilhas sugerem que alguma vez existiram grandes rios no planeta. As tempestades de areia que ocorrem em Marte são de grande amplitude, percorrendo todo o planeta. Estas, que eram observadas da Terra, desde meados da década de 20, corroboravam a idéia de vida em Marte, com uma flora ativa. Observações detalhadas, feitas pelo Hubble e por sondas in situ, mostram um pouco da meteorologia marciana (azul = agitado) :

Satélites de Marte: Phobos e Deimos (do grego medo e pânico, respectivamente)

• Foram descobertas em 1877 por Asaph Hall, porém Johannes Kepler já previa a existência destas luas.

• São formadas basicamente por compostos de carbono, comuns em asteróides. Assim, apresentam uma superfície bem escura, pouco refletiva.

• Acredita-se que eram asteróides, provenientes do cinturão de asteróides próximo a Marte, os quais fora aprisionados pelo campo gravitacional marciano.

• Apresentam a superfície preenchida por crateras, sendo que devido as dimensões das luas (Phobos = 13,5 km de diâmetro, deimos = 7,5 km), não apresentam uma simetria esférica (vide aula 08).

Exploração de Marte

• Mariner (USA): A sonda Mariner 4 (1967) passou a 9200km da superfície de Marte, fazendo um mapeamento fotográfico, além de detectar a existência da atmosfera marciana. As sondas Mariner 6 e 7 (1969) passaram a menos de 3500km da superfície de Marte, e fizeram estudos da química do planeta. Já a Mariner 9 fotografou as luas de Marte, produzindo imagens de alta definição das mesmas.

• Mars (URSS): A sonda Mars 3 (1971) foi a primeira a pousar na superfície de Marte. Enviou dados sobre a temperatura e composição da superfície e da atmosfera.

• Viking (USA): As duas sondas Viking (1975) pousaram com grande sucesso na superfície de dados, enviando uma enorme quantidade de dados, os quais até hoje estão sendo analisados. Obtiveram imagens nítidas e panorâmicas da superfície de Marte. Realizou também experimentos biológicos na superfície do planeta, a procura de vida.

• Mars Global Surveyor (USA, 1996): Posta numa órbita elíptica em torno de Marte, coletou dados acerca da composição, topografia, morfologia, campo magnético e clima.

• Mars Pathfinder (USA, 1997): Além de pousar na superfície de Marte, levou consigo um robô, o Sojouner, o qual andou pela superfície do planeta, realizando mais de 15 análises químicas das rochas que encontrava. Retornou 16550 imagens da superfície do planeta.

• Mars Odyssey (USA, 2001): Está, neste momento, orbitando Marte, coletando dados acerca de sua atmosfera, do clima e do controle de radiação necessário para uma missão tripulada.

Visão panorâmica de Marte. Viking, 1976

O robô Sojouner, de 10,5 kg. Possuía câmeras fotográficas, antena de comunicação, painéis solares e um braço móvel para realizar a análise química de rochas.

Planetas Jovianos

• Concentram cerca de 93% da massa planetária do sistema solar.

• Apresentam anéis e uma vasta coleção de satélites.

• São predominantemente gasosos, apresentando um núcleo metálico denso, com massa superior a de 10 Terras (para Júpiter). A pressão, chega a

1 milhão de atmosferas e a temperatura de 6000K (também para Júpiter).

Nova hipótese para a formação dos planetas gigantes (Science,2002):

Vemos aqui simulações que exibem estágios da evolução do sistema solar, com uma diferença entre os mesmos da ordem de 300 anos. Como pode-se notar, são necessários menos de 1000 anos para que se formem os planetas jovianos. Esta formação rápida se deve a “flutuações” gravitacionais do disco primordial, o que equivale a diferenças de densidade de uma região a outra. Com o resfriamento do disco, estas diferenças são amplificadas, favorecendo a formação dos planetas jovianos. Processo semelhante, como veremos, é o que forma as galáxias. Isto explica porque estes planetas estão se mostrando comuns, visto que todos os sistemas extra-solares descobertos apresentam de dois a cinco destes planetas. A hipótese anterior, insatisfatória, previa que estes planetas eram raros, em comparação com os telúricos, e de formação lenta. Pois necessitava da formação do núcleo denso, que iria, com o passar dos anos, acumulando matéria gasosa ao seu redor. O problema é que nos primeiros milênios do sistema solar, toda a matéria gasosa é consumida, o que impossibilitava o seu agregamento em torno de um planeta inicialmente telúrico.

Júpiter

• Distância média do Sol: 778 milhões de km • Diâmetro equatorial: 143000 km • Massa: 318 massas terrestres - Júpiter é o

maior planeta do sistema solar, concentrando mais massa que todos os outros planetas juntos.

• Gravidade: 22,9 m/s² • Densidade: 1310 kg/m³ • Rotação: 0,409 dias

• Translação: 11,9 anos • Satélites conhecidos: 28 e 1 sistema de anéis (invisíveis da Terra) • Temperatura: -150 (°C)

Atmosfera de Júpiter

• Composta, assim como o planeta, predominantemente de hidrogênio, além de hélio e outros gases.

• Como visto na aula 08, Júpiter apresenta grandes faixas coloridas dividindo as suas latitudes. A coloração destas faixas se deve ao aumento ou redução relativa da abundância de elementos como o fósforo.

• Cada faixa apresenta uma velocidade de rotação ligeiramente diferente da outra, o que favorece a formação de turbulências (redemoinhos), como é o caso da Grande Mancha Vermelha.

• A Grande Mancha Vermelha possui uma área cerca de duas vezes maior que da superfície terrestre. Sendo que seus ventos atingem 150m/s na direção contrária a da rotação do planeta. Por vezes, ela desaparece, permanecendo apenas uma “baía” de redemoinhos que a envolvem. Seu comportamento caótico ainda não foi modelado.

A Grande Mancha Vermelha(esquerda) e a magnetosfera deJúpiter, a qual se extende a cercade 30 vezes o raio do planeta(circulo amarelo). Os círculospretos representam regiões ondegrande quantidade de matéria,expelida por Io se encontraaprisionada.

Magnetosfera

• Júpiter possui um intenso campo magnético, resultante do efeito dínamo presente em seu núcleo. Assim, ele possui uma magnetosfera que se estende por 7 milhões de quilômetros, na direção do sol, e com uma cauda de 750 milhões de quilômetros (já se aproximando da órbita de Saturno).

• As auroras são intensas nos pólos do planeta. Satélites de Júpiter Os quatro maiores foram observados inicialmente em 1609, por Galileo, o qual as chamou de Io, Europa, Ganimede e Callisto. Com o passar dos séculos, outras 12 foram observadas, formando então um grupo de 16. Recentemente, a partir de dados das sondas Voyager, outras 12 foram encontradas, formando então um conjunto de 28 luas. São elas:

Moon # Radius (km)

Mass (kg)

Distance (km) Discover Date

Metis XVI 20 9.56e+16 127,969 S. Synnott 1979 Adrastea XV 12.5x10x7.5 1.91e+16 128,971 Jewitt-Danielson 1979 Amalthea V 135x84x75 7.17e+18 181,300 E. Barnard 1892 Thebe XIV 55x45 7.77e+17 221,895 S. Synnott 1979 Io I 1,815 8.94e+22 421,600 Marius-Galileo 1610 Europa II 1,569 4.80e+22 670,900 Marius-Galileo 1610 Ganymede III 2,631 1.48e+23 1,070,000 Marius-Galileo 1610 Callisto IV 2,400 1.08e+23 1,883,000 Marius-Galileo 1610 S/1975 J1 S/2000 J1 4 ? 7,435,000 Sheppard et al 2000

Leda XIII 8 5.68e+15 11,094,000 C. Kowal 1974 Himalia VI 93 9.56e+18 11,480,000 C. Perrine 1904 Lysithea X 18 7.77e+16 11,720,000 S. Nicholson 1938 Elara VII 38 7.77e+17 11,737,000 C. Perrine 1905 S/2000 J11 2 ? 12,654,000 Sheppard et al 2000 S/2000 J10 1.9 ? 20,375,000 Sheppard et al 2000 S/2000 J3 2.6 ? 20.733,000 Sheppard et al 2000 S/2000 J5 2.2 ? 21,019,000 Sheppard et al 2000

S/2000 J7 3.4 ? 21,162,000 Sheppard et al 2000 Ananke XII 15 3.82e+16 21,200,000 S. Nicholson 1951 S/2000 J9 2.5 ? 21,734,000 Sheppard et al 2000 S/2000 J4 1.6 ? 21,948,000 Sheppard et al 2000 Carme XI 20 9.56e+16 22,600,000 S. Nicholson 1938 S/2000 J6 1.9 ? 22,806,000 Sheppard et al 2000 Pasiphae VIII 25 1.91e+17 23,500,000 P. Melotte 1908 S/2000 J8 2.7 ? 23,521,000 Sheppard et al 2000 Sinope IX 18 7.77e+16 23,700,000 S. Nicholson 1914 S/2000 J2 2.6 ? 24,164,000 Sheppard et al 2000 S/1999 J1 1999 UX18 2.4 ? 24,296,,000 Spacewatch 1999

Temos aqui uma fotografia da superfície da lua Europa (esquerda), composta principalmente de gelo, e também uma fotografia da lua Io (direita), exibindo seus inúmeros vulcões.

Saturno

• Distância média do Sol: 1430 milhões de km • Diâmetro equatorial: 120000 km • Massa: 95,1 massas terrestres • Gravidade: 9,05 m/s² • Densidade: 704 kg/m³ • Rotação: 10h39min • Translação: 29,5 anos • Satélites conhecidos: 30 e anéis • Temperatura: -139/-185 (°C) (atmosfera)

Fotografia infravermelho em falsa cor de Saturno. Note a presença de diferentes faixas na atmosfera, como ocorre com Júpiter. A cor mais azulada exibe regiões mais quentes.

• Possui uma atmosfera bem semelhante a de Júpiter, no entanto os seus ventos são bens mais velozes que deste último, chegando a cerca de 1800km/h. Esta velocidade decresce a medida que a latitude aumenta, sendo que próximo aos pólos temos turbulências.

• O planeta também apresenta uma intensa magnetosfera, apresentando inclusive uma espessa ionosfera, a qual foi detectada pela Voyager. Suas auroras também são muito brilhantes.

Anéis

• Como todo anel, sua origem se deve provavelmente a destruição de uma Lua que ultrapassou o limite de Roche (vide aula de forças de maré). Possuem mais de 100 estruturas concêntricas, conforme pode ser vista na foto ao lado, obtida pela Voyager.

• Os anéis estão organizados em 3 zonas denominadas A, B e C, sendo que:

• Os anéis A e B são mais brilhantes. A divisão Encke divide o anel A. A separação mais notável, vide ao lado, é a que separa A e B. Ela existe devido a Falha de Kirkwood.

Satélites de Saturno

• Possuem uma densidade maior que 2g/cm2, o que mostra que são compostos de 30 a 40% por rochas, e 60% por água congelada.

• Possuem, em sua maior parte, um Albedo visual de cerca de 60 a 90 %, sendo que apenas os quatro satélites mais distantes possuem albedo muito menor, cerca de 2%, o que indicam que se assemelham muito a asteróides.

Moon # Radius (km)

Mass (kg)

Distance (km) Discoverer Date

Pan XVIII 9.655 ? 133,583 M. Showalter 1990 Atlas XV 20x15 ? 137,640 R. Terrile 1980 Prometheus XVI 72.5x42.5x32.5 2.7e+17 139,350 S. Collins 1980 Pandora XVII 57x42x31 2.2e+17 141,700 S. Collins 1980 Epimetheus XI 72x54x49 5.6e+17 151,422 R. Walker 1966 Janus X 98x96x75 2.01e+18 151,472 A. Dollfus 1966 Mimas I 196 3.80e+19 185,520 W. Herschel 1789 Enceladus II 250 8.40e+19 238,020 W. Herschel 1789 Tethys III 530 7.55e+20 294,660 G. Cassini 1684 Telesto XIII 17x14x13 ? 294,660 B. Smith 1980 Calypso XIV 17x11x11 ? 294,660 B. Smith 1980 Dione IV 560 1.05e+21 377,400 G. Cassini 1684 Helene XII 18x16x15 ? 377,400 Laques-Lecacheux 1980 Rhea V 765 2.49e+21 527,040 G. Cassini 1672 Titan VI 2,575 1.35e+23 1,221,850 C. Huygens 1655 Hyperion VII 205x130x110 1.77e+19 1,481,000 W. Bond 1848 Iapetus VIII 730 1.88e+21 3,561,300 G. Cassini 1671 Phoebe IX 110 4.0e+18 12,952,000 W. Pickering 1898 S/2000 S5 7 ? 11,365,000 B. Gladman 2000

S/2000 S6 5 ? 11,440,000 J.J. Kavelaars, B. Gladman 2000

S/2000 S2 9.5 ? 15,199,000 B. Gladman 2000

S/2000 S8 3.2 ? 15,645,000 J.J. Kavelaars, B. Gladman 2000

S/2000 S11 13 ? 16,392,000 M. Holman, T.B. Spahr 2000 S/2000 S10 4.3 ? 17,611,000 J.J. Kavelaars, B. 2000

Gladman

S/2000 S3 16 ? 18,160,000 B. Gladman, J.J. Kavelaars 2000

S/2000 S4 6.5 ? 18,239,000 J.J. Kavelaars, B. Gladman 2000

S/2000 S9 2.8 ? 18,709,000 B. Gladman, J.J. Kavelaars 2000

S/2000 S12 2.8 ? 19.470,000 B. Gladman, J.J. Kavelaars 2000

S/2000 S7 2.8 ? 20,470,000 B. Gladman, J.J. Kavelaars 2000

S/2000 S1 8 ? 23,096,000 B. Gladman 2000

Destes todos, o mais interessante é Titã, por ser o segundo maior satélite do sistema solar (menor apenas que Ganimedes, de Júpiter), e possuir uma atmosfera rica em nitrogênio e compostos de carbono, o que se assemelha muito ao que era a Terra em seus primórdios.

Urano • Descoberto por Sir William Herschel em 1781. • Distância média do Sol: 2870 milhões de km • Diâmetro equatorial: 51.800 km • Massa: 14,5 massas terrestres • Gravidade: 7,77 m/s² • Densidade: 1210 kg/m³ • Rotação: -17h18min • Translação: 84 anos • Satélites conhecidos: 22 e anéis • Temperatura: -215/-193 (°C) (atmosfera) • Principais componentes da atmosfera: Hidrogênio, Hélio e Metano

Urano em infravermelho. A cor vermelha indica uma maior temperatura. Note a posição do eixo de rotação e dos anéis. Note também como transladam, em torno do planeta, suas luas.

• Como principal característica, temos que o eixo de rotação de Urano é bastante inclinado, quase 90o. Isto se deve, provavelmente, a uma colisão com outro planeta, ainda durante a formação dos mesmos. Isto tem como conseqüência o fato de um pólo está sempre voltado ao Sol, enquanto o outro se manter na escuridão.

• O eixo do campo magnético faz 60o com o eixo de rotação, havendo assim uma magnetosfera de geometria bem peculiar, a qual infelizmente ainda não foi mapeada.

• Possui 9 anéis principais • A atmosfera de Urano apresenta ventos de 40 a 160 m/s aumentando

conforme se aproxima do equador, sempre na direção de rotação do planeta. No entanto, no equador existem ventos de até 100 m/s na direção contrária a da rotação do planeta.

Satélites de Urano

Moon # Radius (km)

Mass (kg)

Distance (km) Discoverer Date

Cordelia VI 13 ? 49,750 Voyager 2 1986 Ophelia VII 16 ? 53,760 Voyager 2 1986 Bianca VIII 22 ? 59,160 Voyager 2 1986 Cressida IX 33 ? 61,770 Voyager 2 1986 Desdemona X 29 ? 62,660 Voyager 2 1986 Juliet XI 42 ? 64,360 Voyager 2 1986 Portia XII 55 ? 66,100 Voyager 2 1986 Rosalind XIII 27 ? 69,930 Voyager 2 1986 Belinda XIV 34 ? 75,260 Voyager 2 1986 1986U10 XVIII 40 ? 75,000 Karkoschka 1999 Puck XV 77 ? 86,010 Voyager 2 1985 Miranda V 235.8 6.33e+19 129,780 G. Kuiper 1948 Ariel I 578.9 1.27e+21 191,240 W. Lassell 1851 Umbriel II 584.7 1.27e+21 265,970 W. Lassell 1851 Titania III 788.9 3.49e+21 435,840 W. Herschel 1787 Oberon IV 761.4 3.03e+21 582,600 W. Herschel 1787 Caliban XVI 49 ? 7,169,000 Gladman 1997 Stephano XX 10 ? 7,948,000 Gladman 1999 Sycorax XVII 95 ? 12,213,000 Nicholson 1997 Prospero XVIII 15 ? 16,568,000 Holman 1999 Setebos XIX 15 ? 17,681,000 Kavelaars 1999

Netuno

• Descoberto por Johann Galle, 1846. • Distância média do Sol: 4500 milhões

de km • Diâmetro equatorial: 49.500 km • Massa: 17,2 massas terrestres • Gravidade: 11,0 m/s² • Densidade: 1670 kg/m³ • Rotação: 16h17min • Translação: 165 anos • Satélites conhecidos: 8 e anéis

• Temperatura: -215/-193 (°C) (atmosfera) • Principais componentes da atmosfera: Hidrogênio, Hélio e Metano

• Os dois terços internos de Netuno são compostos por uma mistura de

rocha fundida, água, amônia líquida e metano. O terço externo é uma mistura de gases aquecidos compostos por hidrogênio, hélio, água e metano. O metano dá a Netuno a sua cor de nuvem azul.

• Netuno é um planeta dinâmico com diversas manchas grandes e escuras, lembrando as tempestades, tipo furacões, de Júpiter. A maior mancha, conhecida por Grande Mancha Escura, tem aproximadamente o tamanho da Terra e é semelhante à Grande Mancha Vermelha de Júpiter

• Netuno tem um conjunto de quatro anéis que são estreitos e muito fracos. Os anéis são constituídos por partículas de pó, que se pensava terem surgido de pequenos meteoritos que se esmagaram nas luas de Netuno. Vistos de telescópios terrestres, os anéis parecem ser arcos, mas vistos da Voyager 2 os arcos surgem como manchas brilhantes ou aglomerações no sistema de anéis.

• O campo magnético de Netuno, tal como o de Urano, tem uma inclinação muito acentuada de 47 graus em relação ao eixo de rotação e está deslocado de pelo menos 13,500 quilômetros do centro físico.

• Netuno irradia duas vezes mais energia do que recebe do Sol.

Satélites de Netuno

Moon # Radius (km)

Mass (kg)

Distance (km) Discoverer Date

Naiad III 29 ? 48,000 Voyager 2 1989 Thalassa IV 40 ? 50,000 Voyager 2 1989 Despina V 74 ? 52,500 Voyager 2 1989 Galatea VI 79 ? 62,000 Voyager 2 1989 Larissa VII 104x89 ? 73,600 Voyager 2 1989 Proteus VIII 200 ? 117,600 Voyager 2 1989 Triton I 1,350 2.14e+22 354,800 W. Lassell 1846 Nereid II 170 ? 5,513,400 G. Kuiper 1949

• Dentre estas, a mais conhecida é Triton, visto que foi fotografada pela Voyager 2. Possui uma fina atmosfera, formada por nitrogênio, o qual, devido a temperatura que é de –230oC, forma flocos e neva sobre a superfície do satélite.

• É a única lua que translada no sentido contrário ao de rotação do seu planeta.

• A foto abaixo mostra o pólo de Triton, o qual parece ser permeado por geisers.