gov-civil-vilareal.ptPor que algumas crateras de impacto têm raios?
>Quando você olha para a Lua cheia através de binóculos ou um pequeno telescópio, uma das características mais proeminentes na superfície é a cratera Tycho. É um recurso de impacto cerca de 86 quilômetros de largura, situado perto da borda sul do lado próximo da Lua. É relativamente jovem - talvez com 100 milhões de anos - e crateras recentes tendem a ser mais brilhantes, o que facilita sua localização.
Mas não é por isso que é tão proeminente: é o raios , a coleção de características longas e brilhantes apontando radialmente para longe da cratera. Tycho ostenta raios de centenas de quilômetros de comprimento, alguns com mais de mil.
Os raios se formam a partir de plumas de material ejetado durante o impacto, que então se fixam na superfície. O engraçado é que sempre achei que a formação deles era bem compreendida. Quero dizer, essas são características incrivelmente óbvias e bem documentadas, não apenas na Lua, mas na maioria dos mundos repletos de crateras. Mercúrio tem raios de cratera tão longos o planeta parece uma melancia !
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A Lua cheia: observe os raios que vêm de Tycho no canto inferior direito. Crédito: Fred Locklear (e oh meu sim, clique nesse link)
Fiquei muito surpreso ao saber que não sabe como eles se formam. Pelo menos, não até recentemente. Um novo artigo de pesquisa descreve como os impactos geram raios , e é muito legal. Ainda melhor: os cientistas tiveram a ideia depois de assistir Vídeos do YouTube de alunos do ensino médio fazendo crateras clássicas jogando pedras em uma caixa de experimento de farinha!
Sim seriamente. Esses experimentos são feitos em salas de aula e feiras de ciências em todo o mundo. Você pega uma moldura de madeira de algum tipo de talvez um metro de largura, despeja uma camada de farinha de alguns centímetros de profundidade e, em seguida, joga pedras nela de uma altura. O impacto forma crateras, exatamente como você esperaria (às vezes você pode colocar uma camada de pó de cacau para mostrar o que acontece com o material sob a superfície também).
Já fiz isso muitas vezes. O que os cientistas notaram é que quando o professor reinicia o experimento, eles alisam a farinha por cima . Sempre fiz isso sozinho. E quando for esse o caso, os impactos das crateras raramente deixam raios.
Mas quando os alunos fazem o experimento, às vezes eles deixam a superfície confusa ... e quando o fazem, raios são mais propensos a se formar!
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Uau.
Então, os cientistas foram para o laboratório, recriando este experimento em um nível mais sofisticado . Eles usaram bolas de tamanhos diferentes para imitar asteróides e variaram a textura da superfície do local do impacto. Às vezes era suave e às vezes tinha ondulações, ondulações. E quando eles fizeram isso, o impacto criou sistemas de raios.
Três momentos de um experimento com raios de cratera: um pouco antes do impacto (esquerda), logo após o impacto (meio) e um momento depois (direita) quando as plumas ejetadas da cratera formarão raios. Crédito: Sabuwala et al.
Não só isso, eles encontraram uma relação entre o número de raios proeminentes gerados e o tamanho da bola em comparação com a distância entre as ondulações - o número de raios criados em uma escala de impacto com o tamanho da bola dividido pela distância entre as ondulações (o que eles chamam de comprimento de onda). Portanto, um grande impactador atingindo um terreno com muitas ondulações estreitas produz mais raios do que uma bola menor faria, ou se aquele grande atingisse algo com ondulações mais largas. Assistir:
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Então. Frio.
Portanto, isso funciona com impactos de baixa velocidade, o tipo que você pode fazer em uma mesa onde você realmente joga pedras na superfície. Mas e os impactos da hipervelocidade, mais parecidos com a vida real, quando um objeto se move a uma dezena de quilômetros por segundo ou mais rápido?
Eles simularam impactos como esse e descobriram que ainda funcionava! Quanto maior a relação entre o impactador e as ondulações, mais raios são feitos. Eles descobriram que a física é um pouco complicada, mas basicamente as ondulações focam a onda de choque gerada pelo impacto - e é essa onda que acelera e arremessa os destroços (chamados de material ejetado). O número de raios não parece se importar com a velocidade do impactador, apenas com seu tamanho.
Eles também descobriram que o material que forma os raios não vem da própria cratera, mas de material na superfície ao redor do impactador, especificamente de um estreito anel ao redor dele.
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Terrenos diferentes produzem resultados diferentes em impactos de formação de crateras. Linha superior, da esquerda para a direita: experimentos reais com terreno liso e sem raios, terreno acidentado aleatoriamente, terreno hexagonal regularmente espaçado, mesmo com espaçamento menor. Linha inferior: o mesmo, mas usando uma simulação de computador dos impactos da hipervelocidade. Crédito: Sabuwala et al.
Outra característica interessante dessa ideia é que se eles contarem os raios ao redor de uma cratera existente e medirem cuidadosamente a topografia da área ao redor dela, eles podem estimar o tamanho do impactador. Para Tycho, eles estimam que o asteróide que esculpiu aquela cratera deslumbrante tinha cerca de 7,3 quilômetros de diâmetro - não muito menor do que aquele que atingiu a Terra há 66 milhões de anos e encerrou o período Cretáceo, junto com 75% de todas as espécies de vida na Terra.
Um mosaico de Mercúrio obtido pela espaçonave MESSENGER em 2008, mostrando crateras de impacto com sistemas de raios tremendamente longos. Crédito: NASA / Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins / Instituição Carnegie de Washington
Devo dizer que adoro tudo nisso! Da forma como eles tiveram a ideia - assistir aos vídeos dos alunos! - recriar o evento, encontrar o padrão e, em seguida, usar isso para obter a física e transformar isso em uma ferramenta de medição de impacto ... é tudo maravilhoso. E uma ótima história.
A Lua cheia é geralmente considerada irritante para os astrônomos observadores: é tão brilhante que elimina objetos tênues. E se você gosta de observar a própria Lua, quando ela está cheia não há sombras, então características como montanhas e crateras são mais difíceis de detectar.
Mas, na verdade, algumas crateras realmente brilham quando a Lua está cheia, crateras novas com material mais brilhante dentro e ao redor delas, material ejetado que não é velho o suficiente para escurecer devido aos impactos de micrometeritos e à radiação solar. Tycho, Aristarchus, Kepler, Copernicus ... tantos desses literalmente ganham seu tempo no Sol para que nos maravilhemos com eles aqui na Terra, exibindo seus sistemas de raios que chegam até a superfície.
E agora finalmente sabemos por quê.
