gov-civil-vilareal.ptExplicando as luas de ravióli de Saturno
>As luas de Saturno são estranhas.
Quero dizer, mesmo estranhas. Quando a espaçonave Cassini apareceu em Saturno em 2004 e começou a sobrevoar algumas das luas internas, as imagens que enviou para a Terra eram tão bizarras que tive de olhá-las por um momento para entender a forma que estava vendo.
Isso porque alguns deles parecem, bem ... ravióli. Sim seriamente.
As luas de Saturno Atlas (à esquerda) e Pan (à direita), ambas com grandes bordas achatadas em torno delas, fazendo com que pareçam ravióli. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Essa imagem mostra as pequenas luas (~ 35 quilômetros de largura) Atlas e Pan. Quero dizer, vamos . Só de olhar para eles fico com fome.
O que poderia fazer com que eles tivessem esses aros largos?
O primeiro pensamento teve a ver com localização . Ambas as luas orbitam Saturno ou muito perto do sistema de anéis. O largo anel externo de Saturno é chamado de anel A e possui uma lacuna chamada Encke Gap, que tem cerca de 325 km de largura. Pan orbita dentro desta lacuna, e Atlas apenas fora da borda externa afiada do anel A. Se a gravidade das luas pudesse atrair as partículas do anel de gelo para elas, elas poderiam se acumular ao longo dos equadores das luas e, na gravidade fraca das luas, formariam essas estruturas bizarras.
Se fosse esse o caso, porém, as luas deveriam ter formas elipsoidais (como uma bola de rúgbi) devido às marés da gravidade de Saturno. Eles não fazem isso, então algo mais deve estar acontecendo.
Animação mostrando a aproximação da Cassini ao Atlas. Os pontos não são estrelas, mas partículas subatômicas colidindo com os detectores da Cassini. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Uma equipe de cientistas planetários teve outra ideia que poderia explicar essas formas : Colisões de baixa velocidade.
Neste cenário , as luas crescem por pequenas partículas que colidem e grudam umas nas outras, mas o processo muda com o tempo, à medida que objetos maiores se formam. Primeiro, uma lua de tamanho decente se forma nos anéis externos e, devido às interações com os anéis, sai de Saturno. Uma segunda lua, menor, se forma no local onde a primeira se formou e também se afasta. Esse processo continua, com cada lua crescendo à medida que se move através e para longe dos anéis, e você termina com uma série de luas que ficam maiores quanto mais longe de Saturno estão; este processo de crescimento é chamado de regime piramidal .
Mas o que acontece depois? O novo trabalho analisa as colisões de baixa velocidade entre essas luas, para ver quais formas elas assumem. Usando sofisticados modelos de computador de como objetos como esses se comportam quando colidem, eles descobriram uma coisa surpreendente: quando eles levaram em conta a massa, a textura dos objetos (eles tendem a ser porosos em oposição a sólidos) e as marés da gravidade, eles eram capaz de reproduzir as formas de Pan e Atlas muito bem.
As colisões devem ser frontais, ou quase isso, e ocorrer a velocidades de algumas dezenas de metros por segundo (aproximadamente até duas vezes mais rápidas que as velocidades das rodovias). Quando isso acontece, os dois colidem, se fundem e meio que se espatifam como bolas de neve derretida, formando uma crista ao redor deles conforme o material é espremido (como a parte de sorvete de um sanduíche de sorvete se o sorvete estiver muito quente, e esses alimentos analogias estão me matando)
Animações de modelos de computador de como algumas das luas de Saturno se formaram a partir de colisões em baixa velocidade. Crédito: Adrien Leleu, Martin Jutzi e Martin Rubin da Universidade de Berna.
Depois que o moonlet com uma crista se forma, os detritos do impacto que foi lançado ao espaço ao seu redor podem se acumular novamente, formando as bordas mais largas do tipo ravióli. Isto poderia também é possível que algum desse material venha também dos anéis, como a primeira ideia posta.
O ravióli de Saturno e as luas spaetzle Atlas, Pan e Prometheus (linha superior) e modelos de suas formas com base em colisões (inferior). Crédito: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciências Espaciais / Universidade de Berna
Esse método explica até mesmo o formato muito estranho da lua Prometeu, que é alongada e tem pontas pontiagudas nas extremidades. Se a colisão não fosse precisamente frontal, mas fora de alguns graus, o impacto fora do centro faria com que o objeto resultante fosse mais alongado e as marés de Saturno o esticariam ainda mais, criando a forma pontiaguda e retorcida. Seus modelos combinam com a forma real da lua assustadoramente bem.
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As colisões frontais seriam um resultado natural do processo piramidal, uma vez que as luas se formam inicialmente no plano dos anéis, que é muito fortemente contraído. Portanto, essa parte também funciona.
Imagem da Cassini da lua em forma de noz, Iapetus (à esquerda), e um modelo dela baseado em colisões entre luas menores, reproduzindo a estranha e enorme cordilheira equatorial. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Instituto de Ciências Espaciais / Universidade de Berna
Embora eles achem que esse método funciona para luas internas, ele também pode funcionar para luas externas grandes. Escrevi recentemente sobre Jápeto, uma lua externa de Saturno com 1.500 km de largura e uma enorme cordilheira que circunda todo o equador. Nesse artigo, escrevi sobre algumas pesquisas que mostraram como um anel de material ao redor da lua após uma colisão pode ter se acumulado na superfície, formando uma cadeia montanhosa contínua.
Mas este novo trabalho sugere a crista formada após uma colisão de baixa velocidade entre duas luas, cada uma com metade da massa de Jápeto. Isso é possível, mas uma colisão frontal é menos provável na distância das órbitas de Jápeto (bem mais de 3 milhões de km do planeta) e em uma inclinação orbital significativa de 15 ° em relação ao equador de Saturno. Talvez Jápeto tenha formado a maneira como eles predizem e algo tenha acontecido para colocá-lo em uma órbita altamente inclinada. Não está claro.
As lições dessa história são muitas. Uma é que é possível explicar as formas estranhas das luas internas de Saturno, e talvez algumas outras também, mas os detalhes exatos podem ser difíceis de definir. Outra é que as teorias concorrentes são boas, pois às vezes partes delas estão corretas e podem ser combinadas.
Uma terceira é que, mesmo agora, anos depois que a Cassini terminou sua missão e mergulhou na atmosfera de Saturno, ainda não entendemos verdadeiramente o que está acontecendo com a frota de luas estranhas do mundo anelado. Pode demorar um pouco até que tudo se reúna e talvez até então tenhamos outra missão em Saturno que pode negar ou apoiar essas idéias.
Saturno é um lugar lindo e estranho. Espero que sempre haja perguntas sobre isso ainda a serem respondidas.
