Cauda de sódio em Mercúrio

Isso não é um cometa.

© Sebastian Voltmer (cauda em Mercúrio)

Abaixo do aglomerado estelar das Plêiades está na verdade um planeta: Mercúrio.

Longas exposições do planeta mais interno do nosso Sistema Solar podem revelar algo inesperado: uma cauda. Caudas, é claro, são geralmente associadas a cometas. A fina atmosfera de Mercúrio contém pequenas quantidades de sódio que brilham quando excitadas pela luz do Sol. A luz solar também libera essas moléculas da superfície de Mercúrio e as afasta. O brilho amarelo do sódio, em particular, é relativamente brilhante. 

Na imagem, o planeta Mercúrio e sua cauda de sódio são visíveis em uma fotografia profunda tirada na semana passada de La Palma, Espanha, através de um filtro que transmite principalmente luz amarela emitida pelo sódio. 

Prevista pela primeira vez na década de 1980, a cauda de Mercúrio foi descoberta em 2001. Muitos detalhes da cauda foram revelados em múltiplas observações pela espaçonave robótica Messenger da NASA que orbitou Mercúrio entre 2011 e 2015.

Fonte: NASA

A evolução do antigo campo magnético de Mercúrio

Um novo estudo diz que os antigos polos magnéticos de Mercúrio estavam longe da localização dos seus polos de hoje, implicando que o seu campo magnético, como o da Terra, mudou com o tempo.

© NASA/MESSENGER (Mercúrio)

Alguns planetas têm núcleos metálicos líquidos. Os cientistas geralmente pensam que o campo magnético de um planeta provém dos movimentos fluídos do seu núcleo metálico. O campo magnético cria uma magnetosfera que rodeia o planeta. A magnetosfera da Terra bloqueia grande parte da radiação cósmica e solar, permitindo que a vida exista.

Mercúrio é o outro corpo do Sistema Solar, além da terra, com um núcleo fundido confirmado capaz de gerar um campo magnético.

Os pesquisadores descobriram que os antigos polos magnéticos de Mercúrio, chamados paleopolos, mudaram ao longo do seu passado. O novo estudo também sugere que o legado magnético de Mercúrio pode ser mais complicado do que se pensava anteriormente.

O estudo dos campos magnéticos dos outros planetas ajuda os cientistas a entender como os campos magnéticos evoluem, inclusive na Terra. A observação do comportamento de outros núcleos metálicos ajuda a entender mais sobre a formação inicial e subsequente maturação dos planetas no Sistema Solar.

As alterações no campo magnético não são específicas a Mercúrio. O polo norte magnético da Terra vagueia entre 55 e 60 km por ano enquanto o polo magnético sul da Terra cerca de 10 a 15 km. A orientação do seu campo magnético já inverteu mais de 100 vezes ao longo dos seus 4,5 bilhões de anos.

Os cientistas usam rochas para estudar como os campos magnéticos dos planetas evoluem. As rochas ígneas, criadas a partir do arrefecimento de lava, podem preservar um registo de como o campo magnético era no momento em que as rochas arrefeceram. O material magnético de arrefecimento das rochas alinha-se com o campo do núcleo. Este processo é chamado de magnetização termo-remanescente. Os geólogos analisaram rochas ígneas para determinar que a última inversão do campo magnético da Terra ocorreu há mais ou menos 780.000 anos atrás.

A Terra e a Lua são os únicos estudos de caso que os cientistas possuem para mudanças nos polos magnéticos dos corpos planetários, porque não há amostras de rochas de outros planetas.

Pesquisas anteriores já tinham estudado o campo magnético atual de Mercúrio, mas não havia como estudar o campo magnético da crosta sem observações a baixa altitude. Então, em 2015, a sonda MESSENGER começou a sua descida até à superfície de Mercúrio. Recolheu três meses de informações a baixa altitude sobre Mercúrio durante a sua descida. Algumas dessas informações revelaram detalhes sobre a magnetização crustal de Mercúrio. O novo estudo examinou estas diferentes regiões crustais para extrapolar a estrutura magnética do núcleo antigo de Mercúrio.

Os dados a baixa altitude da MESSENGER, durante o seu percurso de descida, detectaram crateras antigas com diferentes assinaturas magnéticas do que a maioria dos terrenos observados pela MESSENGER. Os pesquisadores pensavam que as crateras, formadas há cerca de 4,1 a 3,8 bilhões de anos, podiam conter pistas sobre os paleopolos de Mercúrio.

As crateras são mais propensas a ter rochas magnetizadas termo-remanescentes. Durante a sua formação, a energia de um impacto faz com que o solo derreta, dando ao material magnético a hipótese de se realinhar com o atual campo magnético do planeta. À medida que este material solidifica, preserva a direção e a posição do campo magnético do planeta como um instantâneo no tempo.

Foram observadas cinco crateras com irregularidades magnéticas através de sondas espaciais. Os pesquisadores suspeitavam que estas crateras tinham sido formadas durante um momento com uma diferente orientação de campo magnético da de hoje. Foi modelado o antigo campo magnético de Mercúrio com base nos dados da cratera para estimar as possíveis localizações dos paleopolos de Mercúrio. A área que a MESSENGER sobrevoou e registou durante a sua queda fatídica foi limitada, de modo que os cientistas só puderam usar medições de parte do hemisfério norte.

Foi descoberto que os antigos polos magnéticos de Mercúrio estavam longe do atual polo sul geográfico do planeta e podem ter mudado ao longo do tempo, o que foi inesperado. Esperava-se que os polos se agrupassem em dois pontos mais próximos do eixo de rotação de Mercúrio no norte e sul geográficos do planeta. No entanto, os polos estavam distribuídos aleatoriamente e eram todos encontrados no polo sul.

Os paleopolos não se alinham com o atual polo norte magnético de Mercúrio ou com o polo geográfico sul, indicando que o campo magnético dipolar do planeta se moveu. Os resultados reforçam a teoria de que a evolução magnética de Mercúrio foi muito diferente da da Terra ou até mesmo de outros planetas no Sistema Solar. Provavelmente, o planeta pode ter mudado ao longo do seu eixo, num evento chamado verdadeira caminhada polar, onde as localizações geográficas dos polos norte e sul mudam.

A Terra tem um campo dipolar com dois polos, mas Mercúrio tem um campo dipolar-quadrupolar com dois polos e uma mudança no equador magnético. O seu antigo campo magnético pode ter sido parecido com um destes, ou até mesmo ser multipolar. Não há como saber sem várias amostras físicas de rochas de Mercúrio.

Espera-se que a nova missão a Mercúrio, BepiColombo, recolha mais dados do campo magnético e potencialmente restrinja as conclusões do estudo.

Um artigo foi publicado na revista Journal of Geophysical Research.

Fonte: American Geophysical Union

Estudando o Sol através do movimento de Mercúrio

As órbitas dos planetas no nosso Sistema Solar estão alargando. Isto acontece porque a força gravitacional do Sol vai gradualmente enfraquecendo à medida que envelhece e perde massa.

© NASA/SDO (Mercúrio próximo do Sol)

Agora, uma equipe de cientistas da NASA e do MIT (Massachusetts Institute of Technology) mediram indiretamente esta perda de massa e outros parâmetros solares, observando mudanças na órbita de Mercúrio.

Os novos valores melhoram as previsões anteriores, reduzindo a quantidade de incerteza. Isto é especialmente importante para o ritmo da perda de massa solar, porque está relacionado com a estabilidade de G, a constante gravitacional. Embora G seja considerado um número fixo, a questão de saber se é realmente constante é ainda fundamental na física.

"Mercúrio é o objeto de teste perfeito para as nossas experiências porque é tão sensível ao efeito gravitacional e à atividade do Sol," comenta Antonio Genova, pesquisador do MIT que trabalha no Goddard Space Flight Center da NASA.

O estudo começou por melhorar as efemérides cartográficas de Mercúrio, o mapa da posição do planeta no nosso céu ao longo do tempo. Para isso, a equipe baseou-se em dados de rastreamento de rádio que monitoraram a localização da sonda MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging) da NASA enquanto a missão estava ativa. A nave robótica fez três voos rasantes por Mercúrio em 2008 e 2009 e orbitou o planeta entre março de 2011 e abril de 2015. Os cientistas analisaram mudanças sutis no movimento de Mercúrio como forma de aprender mais sobre o Sol e como os seus parâmetros físicos influenciam a órbita do planeta.

Durante séculos, os cientistas estudaram o movimento de Mercúrio, prestando especial atenção ao seu periélio (ponto orbital mais próximo do Sol). As observações há muito que revelaram que o periélio muda ao longo do tempo, movimento a que chamamos precessão. Embora as forças gravitacionais de outros planetas representem a maior parte da precessão de Mercúrio, não contabilizam 100%.

A segunda maior contribuição vem da deformação do espaço-tempo em torno do Sol devido à própria gravidade da estrela, agora coberta pela teoria da relatividade geral de Einstein. O sucesso da relatividade geral em explicar a maior parte da precessão restante de Mercúrio ajudou a persuadir os cientistas de que a teoria de Einstein estava correta.

Outras contribuições, muito menores, são atribuídas à estrutura e à dinâmica do interior do Sol. Uma destas é o achatamento do Sol, uma medida do seu bojo no meio em vez de ser uma esfera perfeita. Os pesquisadores obtiveram uma estimativa melhorada do achatamento que é consistente com outros tipos de estudos.

Os cientistas foram capazes de separar alguns dos parâmetros solares dos efeitos relativistas, algo não alcançado em estudos anteriores que se basearam em dados de efemérides. A equipe desenvolveu uma técnica inovadora que simultaneamente estimou e integrou as órbitas tanto da MESSENGER como de Mercúrio, levando a uma solução abrangente que inclui quantidades relacionadas com a evolução do interior do Sol e com efeitos relativistas.

A nova estimativa da equipe, para a taxa de perda de massa solar, representa uma das primeiras vezes que este valor foi restringido com base em observações e não em cálculos teóricos. A partir do trabalho teórico, os cientistas previram anteriormente uma perda de um-décimo de 1% da massa do Sol ao longo de 10 bilhões de anos; é o suficiente para reduzir a atração gravitacional de uma estrela e permitir com que as órbitas dos planetas aumentem cerca de 1,5 centímetros, por ano, por UA (unidade astronômica, a distância entre a Terra e o Sol aproximadamente 150 milhões de quilômetros).

O novo valor é ligeiramente inferior às previsões anteriores, mas tem menos incerteza. Isso tornou possível que a equipe melhorasse a estabilidade de G por um fator de 10, em comparação com os valores derivados de estudos do movimento da Lua.

"O estudo demonstra como as medições das alterações nas órbitas planetárias muda ao longo do Sistema Solar e abre a possibilidade de descobertas futuras sobre a natureza do Sol e dos planetas e, de fato, sobre o funcionamento básico do Universo," afirma Maria Zuber, vice-presidente de pesquisa no MIT.

O estudo foi publicado na Nature Communications.

Fonte: Goddard Space Flight Center