Descrito novo modelo para formação do cinturão de asteroides

Em 1801, quando procurava um planeta que acreditava existir entre as órbitas de Marte e Júpiter, o padre e astrônomo italiano Giuseppe Piazzi (1746 – 1826) acabou descobrindo Ceres, um planeta-anão de quase mil quilômetros de diâmetro.

© NASA (ilustração de asteroides entre as órbitas de Marte e Júpiter)

Ceres é o maior objeto do chamado cinturão de asteroides, mas está longe de ser o único. Estima-se que o cinturão seja formado por mais de 1 milhão deles. Há mais de 200 anos os astrônomos quebram a cabeça para descobrir como foi que o cinturão de asteroides se formou e por que não existe nenhum planeta entre Marte e Júpiter.

Apesar da enorme quantidade de dados reunida em dois séculos de pesquisas sobre o cinturão, inclusive graças a diversas sondas espaciais que foram enviadas até lá, ainda não se chegou a um consenso sobre como ele teria se formado.

Novas hipóteses continuam sendo formuladas, como é o modelo denominado de “Caótico”. Seus autores são os astrônomos brasileiros André Izidoro e Othon Winter, do Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia da Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Guaratinguetá, em colaboração com colegas da França e dos Estados Unidos. 

Os planetas do Sistema Solar são divididos em duas categorias, os rochosos ou terrestres (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte), que ficam no Sistema Solar interno, e os gigantes gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) do Sistema Solar externo.

Entre os dois grupos está o cinturão principal de asteroides. Suas centenas de milhares de objetos se distribuem por uma ampla faixa orbital que vai de aproximadamente 1,8 a 3,2 unidades astronômicas do Sol (uma unidade astronômica equivale à distância média do Sol à Terra).

“Os gigantes gasosos, como Júpiter e Saturno, foram os primeiros a se formar, quando o Sistema Solar contava com no máximo 10 milhões de anos”, disse Izidoro, cuja pesquisa “Formação e dinâmica planetária: do Sistema Solar a exoplanetas” tem apoio da FAPESP por meio do Programa Jovens Pesquisadores em Centros Emergentes.

Segundo ele, os gigantes gasosos se formaram a partir da acreção, ou seja, do acúmulo do gás da nebulosa solar que envolvia o protossistema solar. Esse mesmo gás é parte daquele que serviu de matéria-prima para a formação e ignição do Sol.

A Terra se formou quando não havia mais gás à disposição, pois toda matéria da nebulosa havia sido tragada pelo Sol ou pelos gigantes gasosos, e o que não fora se dissipou ou então foi expelido para longe pela intensa radiação do Sol recém-nascido. “Estima-se que a Terra tenha se formado quando o Sol tinha entre 30 e 150 milhões de anos. O cinturão de asteroides se formou mais cedo do que a Terra, mas os asteroides só atingiram a distribuição atual ao longo da história do Sistema Solar”, disse Izidoro.

“Para explicar o modelo Caótico é preciso primeiro falar sobre o principal modelo atual de formação do Sistema Solar, o Grand Tack”, disse Izidoro. O nome dessa teoria é inspirado em uma manobra náutica chamada “cambada”, que consiste em mudar a direção de um barco colocando a proa contra o vento.

Pelo modelo Grand Tack, durante a formação de Júpiter, o planeta teria migrado da sua órbita original a 3,5 unidades astronômicas do Sol até cerca de 1,5. No entanto, assim como migrara para perto do Sol, o planeta Júpiter, em seguida, realizou o caminho contrário. Isso ocorreu graças a Saturno, o segundo maior planeta do Sistema Solar.

Conforme Saturno incorporava gás e crescia, ele também migrava em direção ao Sol. Júpiter e Saturno teriam dado uma “cambada” assim que Saturno encontrou Júpiter no caminho de aproximação do Sol.

Esse movimento de ida e volta de Júpiter e Saturno, de acordo com o Grand Tack, teve duas consequências: uma para Marte e a outra para a formação do cinturão de asteroides.

No caso marciano, o “limpador” planetário no qual Júpiter (e Saturno) se convertera removeu a maior parte da matéria-prima disponível desde a órbita de Marte até o cinturão de asteroides. É por isso que Marte, ao se formar mais tarde, acumularia material suficiente para atingir apenas um décimo da massa da Terra.

Já no caso do cinturão de asteroides, a influência gravitacional de Júpiter trouxe consequências mais drásticas. Somente uma pequena fração da matéria original sobreviveu na região do cinturão de asteroides, uma quantia insuficiente para formar um planeta, mas consistente com o que é observado hoje. Além disso, a distribuição dos asteroides nesse modelo é bastante similar àquela dos asteroides reais.

Ao observar as nebulosas de protossistemas solares na Via Láctea, os astrônomos verificam as condições pelas quais planetas gigantes se formam.

“O Grand Tack é muito aceito, é bem sólido e encontra respaldo em observações astronômicas. Mas isso não quer dizer que esteja correto, nem que o cinturão de asteroides se formou da forma por ele prevista”, disse Izidoro.

Winter concorda. “O Grand Tack não é o único modelo que explica a formação do cinturão de asteroides. O nosso modelo Caótico também é viável”, disse o professor titular do Departamento de Matemática da Faculdade de Engenharia da Unesp, coordenador do Projeto Temático "Dinâmica Orbital de Pequenos Corpos".

A diferença dos dois modelos parte de uma variável básica: a quantidade de matéria-prima disponível na região de Marte e do cinturão de asteroides. O Grand Tack parte da premissa de que havia muita matéria nessas regiões e que essa matéria foi removida por Júpiter e Saturno durante uma dramática fase de migração.

Já o modelo Caótico desenvolvido por Izidoro e Winter parte da premissa de que quase não havia matéria naquelas regiões. Tal hipótese prescinde de uma migração tão intensa de Júpiter em direção ao Sol, pois assume já de início que quase não havia matéria ali.

Estudos astronômicos são conduzidos tanto a partir de observações astronômicas como de simulações computacionais. Essas últimas são feitas ao compilar e rodar programas que simulam o comportamento dos corpos celestes que se quer estudar de acordo com as leis físicas e as variáveis que se quer testar.

“Nos estudos astronômicos, são realizadas dezenas ou até centenas de simulações diferentes. “No entanto, todas elas forneceram resultados insatisfatórios, que não reproduziam um Sistema Solar tal qual o observamos. Todas, menos uma.”

O único resultado positivo do modelo Caótico, aquele que condiz com o Sistema Solar que observamos, foi obtido por acaso. Isso aconteceu quando, nas variáveis da simulação, as órbitas de Júpiter e Saturno foram levemente alteradas, mas mantidas em uma mesma ressonância.

Dois planetas estão em ressonância quando suas órbitas estão sincronizadas à razão de números inteiros, como 1, 2, 3, 4 etc. Nesse caso específico, a configuração era tal que, para cada órbita de Saturno, Júpiter descrevia praticamente, mas não exatamente, duas voltas completas em torno do Sol. A simulação previa uma pequena vibração nas órbitas de Júpiter e Saturno.

“A vibração era mínima, incapaz de retirar os planetas do estado de ressonância, porém suficiente para alterar o equilíbrio do sistema. Foi aí que emergiu o caos que dá nome ao modelo”, disse Winter.

Em vez de a simulação calcular as órbitas de Júpiter e de Saturno como elipses perfeitas, os planetas descreveriam órbitas minimamente diferentes umas das outras, tanto na forma da elipse quanto na sua oscilação em relação ao plano do Sistema Solar. Essa condição mínima foi suficiente para alterar todo o comportamento dos asteroides no cinturão principal.

“A diferença entre o resultado dessa simulação onde Júpiter e Saturno tinham órbitas caóticas e daquelas onde não tinham foi realmente impressionante”, disse Izidoro.

“A simulação resultou em um Sistema Solar interior com Marte pequeno, com massa equivalente àquela que ele de fato tem, e um cinturão de asteroides com distribuição de corpos muito semelhante àquela observada. No nosso modelo, a distribuição dos asteroides atingiu o seu status atual em algum momento durante a infância do Sistema Solar, ou seja, durante os seus primeiros 700 milhões de anos”, disse Izidoro.

“No modelo Caótico, Júpiter e Saturno provavelmente migraram um pouco em direção ao Sol, mas em uma intensidade muito menor do que aquela do modelo Grand Tack. Na nossa concepção, Júpiter e Saturno nunca adentraram 5,2 unidades astronômicas”, disse.

O novo modelo desenvolvido pelos brasileiros e que descreve a formação do cinturão de asteroides é plausível e reproduz um Sistema Solar como o conhecemos. Mas seria essa hipótese a resposta definitiva para a questão?

“Ainda não podemos afirmar isso. Os dois modelos são a priori válidos, tanto o Grand Tack como o Caótico. Mas qualquer um deles pode ser descartado a qualquer momento, se algum deles falhar em reproduzir resultados condizentes com a realidade que observamos.

“Nosso modelo tem certas vantagens em relação ao Grand Tack, que é um modelo muito bonito, porém muito complexo. Para funcionar, ele exige que o disco do Sistema Solar satisfaça algumas condições peculiares. Já o nosso modelo Caótico é pautado em situações mais comuns, que foram observadas, como o fato de os planetas entrarem em ressonância”, disse Winter.

“O modelo Caótico é mais simples. E, na ciência, geralmente as respostas mais simples são aquelas que mais frequentemente conduzem à solução de um problema”, disse.

O artigo intitulado The asteroid belt as a relic from a chaotic early Solar System foi publicado no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: FAPESP (Agência)

Criovulcanismo no planeta anão Ceres

Entre as características mais marcantes da superfície de Ceres, estão as manchas brilhantes no centro da Cratera Occator, que já se destacavam quando a sonda Dawn da NASA ainda se aproximava do planeta anão.

© NASA/JPL-Caltech/Dawn (cúpula criovulcânica na Cratera Occator)

Cientistas, sob a liderança do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar (MPS), determinaram agora, pela primeira vez, a idade deste material brilhante que consiste principalmente de depósitos de sais minerais especiais. Com apenas quatro milhões de anos, estes depósitos são cerca de 30 milhões de anos mais jovens do que a cratera propriamente dita. Isto, bem como a distribuição e natureza do material brilhante dentro da cratera, sugere que a Cratera Occator tem sido o cenário de surtos eruptivos de salmoura subterrânea durante um longo período e até quase recentemente. Ceres é, portanto, o corpo mais próximo do Sol que mostra atividade criovulcânica.

Ao longo de quase dois anos, a sonda Dawn da NASA tem vindo a acompanhar o planeta anão Ceres, que orbita o Sol dentro do cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter. Durante a primeira parte da missão, entre dezembro de 2015 e setembro de 2016, a sonda procurou diminuir a sua órbita até que apenas 375 km a separavam da superfície. Durante esta órbita de mapeamento de baixa altitude, as câmaras da Dawn produziram imagens detalhadas da superfície de Ceres, exibindo uma resolução de 35 metros por pixel. O sistema científico de imagem da Dawn foi desenvolvido, construído e é operado sob a liderança do MPS.

Os pesquisadores do Instituto Max Planck investigaram detalhadamente as complexas estruturas geológicas vistas nas imagens da Cratera Occator. Estas estruturas incluem fraturas, avalanches e crateras menores e jovens. "Nestes dados, a origem e a evolução da cratera pode ser lida mais claramente do que nunca," afirma Andreas Nathues, pesquisador da Câmara de Enquadramento. Indicações adicionais foram fornecidas por medições do espectrômetro infravermelho VIR a bordo da Dawn.

A Cratera Occator, localizada no hemisfério norte de Ceres, mede 92 km em diâmetro. No seu centro pode se encontrado um poço com um diâmetro de aproximadamente 11 km. Em várias partes da sua orla, montanhas irregulares e encostas íngremes sobem até 750 metros de altura. Dentro do poço formou-se uma cúpula brilhante. Tem um diâmetro de 3 km, 400 metros de altura e mostra fraturas proeminentes.

"Esta cúpula contém o material mais brilhante de Ceres," comenta Thomas Platz do MPS. Os cientistas chamam a este material brilhante no poço central de Cerealia Facula. Os dados do VIR mostram que é rico em certos sais chamados carbonatos. Dado que impactos posteriores, nesta área, não expuseram qualquer outro material das profundezas, esta cúpula possivelmente consiste inteiramente de material brilhante. As manchas brilhantes (Vinalia Faculae), localizadas mais para o exterior da cratera, são mais pálidas, formam uma camada mais fina e são uma mistura de carbonatos e material escuro circundante.

Nathues e a sua equipe interpretam este poço central, com o seu cume rochoso e irregular, como um remanescente de uma antiga montanha central. Formou-se como resultado do impacto que criou a Cratera Occator há cerca de 34 milhões de anos atrás e colapsou mais tarde. A cúpula de material brilhante é muito mais jovem: tem apenas mais ou menos 4 milhões de anos. A chave para determinar estas idades foi a contagem e medição precisa de crateras menores rasgadas por impactos posteriores. A suposição básica deste método é que as superfícies que mostram muitas crateras são mais antigas do que aquelas menos "perfuradas". Dado que até muitas crateras pequenas são visíveis em imagens de alta resolução, o novo estudo detém a datação mais precisa até agora.

"A idade e aspeto do material que rodeia a cúpula brilhante indica que Cerealia Facula foi formada por um processo eruptivo recorrente, que também expeliu material para regiões mais externas do poço central," comenta Nathues. "Um único evento eruptivo é bastante improvável," acrescenta.

Um olhar sobre o sistema de Júpiter suporta esta teoria. As luas Calisto e Ganimedes mostram cúpulas semelhantes. Os pesquisadores interpretam-nas como depósitos vulcânicos e, portanto, como sinais de criovulcanismo.

Os cientistas assumem que um processo similar está ativo em Ceres. "O grande impacto que rasgou a gigante Cratera Occator, à superfície do planeta anão, deve ter originalmente começado tudo e desencadeado a atividade criovulcânica posterior," salienta Nathues. Após a perturbação do impacto, suspeita-se que ou uma camada completa ou remendos espalhados sob o manto rochoso, foi capaz de se aproximar da superfície. A pressão mais baixa permitiu com que a água e os gases dissolvidos, como o metano e dióxido de carbono, escapassem, formando um sistema de aberturas. À superfície apareceram fraturas através das quais a solução saturada surgiu das profundezas. Os sais depositados formaram gradualmente a presente cúpula.

A última destas erupções, há quatro milhões de anos atrás, deve ter criado a superfície atual da cúpula. Não se sabe se a atividade criovulânica cessou completamente ou se ainda está em curso num nível mais baixo. As imagens da cratera, que mostram neblina quando fotografada em certos ângulos, parecem suportar a última hipótese. No final de 2015, os pesquisadores do MPS explicaram este fenômeno com a sublimação da água.

As pesquisas mais recentes apoiam esta interpretação. Os cientistas avaliaram várias imagens da Cratera Occator, de uma fase inicial da missão, obtidas a uma distância de 14.000 quilômetros e de ângulos baixos. Mostram, claramente, variações de brilho seguindo um ritmo diurno. "A natureza da luz dispersa no solo de Occator difere fundamentalmente daquela em outras partes da superfície de Ceres," descreve o pesquisador Singh Thangjam. "A explicação mais provável é que, perto do chão da cratera, é formada uma neblina ótica semitransparente e fina". Os pesquisadores pensam que a neblina é possivelmente formada pela sublimação de água que emerge a partir de fraturas no chão da cratera quando exposta à luz solar.

Fonte: Max Planck Institute for Solar System Research

Onde está o gelo de Ceres?

À primeira vista, Ceres, o maior corpo no cinturão de asteroides, pode não parecer gelado.

© NASA/JPL-Caltech (Ceres)

As imagens obtidas pela sonda Dawn da NASA, que está atualmente voando numa órbita elíptica a mais de 7.200 km de Ceres, revelaram um mundo escuro e altamente craterado cuja área mais brilhante é composta por sais altamente refletivos, e não gelo. Mas estudos recentemente publicados por cientistas da Dawn mostram duas linhas distintas de evidência para gelo à superfície ou perto da superfície do planeta anão. Os pesquisadores apresentaram os seus achados na reunião da União Geofísica Americana de 2016 em San Francisco.

"Estes estudos suportam a ideia que o gelo se separou da rocha no início da história de Ceres, formando uma camada crustal rica em gelo, e que o gelo permaneceu perto da superfície durante o resto da história do Sistema Solar," comenta Carol Raymond, pesquisadora principal adjunta da missão Dawn, no Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia.

A água gelada em outros corpos planetários é importante porque é um ingrediente essencial para a vida como a conhecemos. "Ao encontrarmos corpos ricos em água no passado distante, podemos descobrir pistas sobre onda a vida pode ter existido no início do Sistema Solar," realça Raymond.

A superfície de Ceres é rica em hidrogênio, com uma maior concentração em latitudes médias e altas, consistente com grandes extensões de água gelada.

"Em Ceres, o gelo não está apenas localizado em algumas crateras. Está em toda a parte e está mais próximo da superfície a latitudes mais altas," afirma Thomas Prettyman, pesquisador principal do instrumento GRaND (Gamma Ray and Neutron Detector) da Dawn, que pertence ao Instituto de Ciências Planetárias em Tucson, Arizona, EUA.

Os pesquisadores usaram o instrumento GRaND para determinar as concentrações de hidrogênio, ferro e potássio até um metro de profundidade em Ceres. O GRaND mede o número e energia de raios gama e nêutrons emanados de Ceres. Os nêutrons são produzidos à medida que os raios cósmicos galácticos interagem com a superfície de Ceres. Alguns são absorvidos pela superfície enquanto outros conseguem escapar. Dado que o hidrogênio diminui a velocidade dos nêutrons, está associado com a fuga de um menor número de nêutrons. Em Ceres, o hidrogênio está provavelmente na forma de água gelada.

Em vez de uma camada sólida de gelo, é provável que exista uma mistura porosa de materiais rochosos na qual o gelo preenche os poros, descobriram os cientistas. Os dados do GRaND mostram que o gelo corresponde a cerca de 10% da massa da mistura.

"Estes resultados confirmam previsões feitas há quase três décadas de que o gelo pode sobreviver durante bilhões de anos logo abaixo da superfície de Ceres," realça Prettyman. "A evidência reforça o caso para a presença de água gelada perto da superfície em outros asteroides do cinturão principal."

As concentrações de ferro, hidrogênio, potássio e carbono fornecem evidências adicionais de que a camada superior de material que cobre Ceres foi alterada por água líquida no interior de Ceres. Os cientistas teorizam que o decaimento de elementos radioativos no interior de Ceres produziu calor que dirigiu este processo de alteração, separando Ceres num interior rochoso e numa camada gelada exterior. A separação do gelo e da rocha levaria a diferenças na composição química da superfície e do interior de Ceres.

Dado que a classe de meteoritos a que chamamos condritos carbonáceos também foram alterados por água, os cientistas estão interessados em compará-los com Ceres. Estes meteoritos provavelmente vêm de corpos menores que Ceres, que tiveram fluxos líquidos limitados, de modo que podem fornecer pistas sobre a história do interior de Ceres. O estudo publicado na revista Science mostra que Ceres tem mais hidrogênio e menos ferro do que estes meteoritos, talvez porque as partículas mais densas afundaram-se enquanto os materiais ricos em salmoura subiram até à superfície. Alternativamente, Ceres ou os seus componentes podem ter-se formado numa região diferente do Sistema Solar do que os meteoritos.

Um segundo estudo, liderado por Thomas Platz do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, em Göttingen, Alemanha, e publicado na revista Nature Astronomy, focou-se em crateras permanentemente à sombra no hemisfério norte de Ceres. Os cientistas examinaram cuidadosamente centenas destas crateras frias e escuras, algumas com menos de –160 ºC, tão frias que muito pouco do gelo se transforma em vapor ao longo de bilhões de anos. Foram encontrados depósitos de material brilhante em 10 destas crateras. Numa cratera parcialmente iluminada, o espectrômetro de mapeamento infravermelho da Dawn confirmou a presença de gelo.

Isto sugere que a água gelada pode ser armazenada em crateras escuras e frias em Ceres. O gelo nestas armadilhas frias já tinha sido avistado em Mercúrio e, em alguns casos, na Lua. Todos estes corpos têm inclinações muito pequenas em relação aos seus eixos de rotação, de modo que os seus polos são extremamente frios e salpicados com crateras permanentemente à sombra. Os cientistas acreditam que corpos impactantes podem ter entregado gelo a Mercúrio e à Lua. As origens do gelo nas armadilhas frias de Ceres são, no entanto, mais misteriosas.

"Estamos interessados em saber como este gelo aí chegou e como conseguiu durar tanto tempo," acrescenta Norbert Schorghofer da Universidade do Havaí. "Pode ter vindo da crosta rica em gelo de Ceres, ou pode ter sido entregue a partir do espaço."

Independentemente da sua origem, as moléculas de água em Ceres têm a capacidade de pular de regiões mais quentes para os polos. Uma pesquisa anterior sugeriu uma tênue atmosfera de água, incluindo observações do vapor de água de Ceres realizadas pelo Observatório Espacial Herschel em 2012-13. As moléculas de água que deixam a superfície caem de volta para Ceres e podem aterrar nas armadilhas frias. Com cada salto existe uma hipótese de que a molécula seja perdida para o espaço, mas uma parte delas acaba nas armadilhas frias, onde se acumulam.

A área mais brilhante de Ceres, no interior da cratera Occator do hemisfério norte, não brilha por causa do gelo, mas sim por causa de sais altamente refletivos. A brilhante região central de Occator, que inclui uma abóbada com fraturas, recebeu recentemente o nome de Cerealia Facula. O conjunto de manchas menos refletivas chama-se Vinalia Faculae.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

O possível oceano subterrâneo de Plutão

Desde que a sonda New Horizons da NASA passou por Plutão no ano passado que existem cada vez mais evidências de que o planeta anão poderá ter um oceano líquido por baixo da sua concha gelada.

© NASA/APL/SwRI (Plutão)

Agora, através de modelos da dinâmica do impacto que criou uma grande cratera à superfície de Plutão, uma equipe de pesquisadores fez uma nova estimativa da espessura dessa camada de líquido.

Os pesquisadores, liderado pelo geólogo Brandon Johnson da Universidade de Brown, descobriram uma probabilidade alta para a existência de uma camada de água líquida com mais de 100 km por baixo da superfície de Plutão. A pesquisa também fornece pistas sobre a composição desse oceano, sugerindo que tem provavelmente um teor de sal semelhante ao do Mar Morto.

"Os modelos térmicos do interior de Plutão e evidências tectônicas descobertas à superfície sugerem a existência de um oceano subsuperficial, mas não é fácil inferir o seu tamanho ou qualquer outra característica," afirma Johnson. "Temos sido capazes de colocar algumas restrições na espessura e obter algumas pistas sobre a composição."

A pesquisa focou-se em Sputnik Planum, uma bacia com 900 km de diâmetro que compõe o lóbulo oeste da famosa característica em forma de coração revelada durante o voo rasante da New Horizons. A bacia parece ter sido criada por um impacto, provavelmente por um objeto com 200 km de diâmetro ou maior.

A história de como a bacia está relacionada com o hipotético oceano de Plutão começa com a sua posição no planeta relativamente à maior lua de Plutão, Caronte. Plutão e Caronte sofrem de bloqueio de marés, o que significa que mostram sempre a mesma face, um ao outro, à medida que giram. Sputnik Planum está posicionada diretamente no eixo das marés que liga os dois mundos. Esta posição sugere que a bacia tem o que se chama de anomalia positiva de massa, ou seja, tem mais massa do que a média da crosta gelada de Plutão. À medida que a gravidade de Caronte atrai Plutão, puxaria proporcionalmente mais as áreas com mais massa, o que inclinaria o planeta até que Sputnik Planum se tornasse alinhada com o eixo das marés.

Mas uma anomalia positiva de massa tornaria Sputnik Planum uma espécie de característica bizarra no que toca a crateras.

"Uma cratera de impacto é basicamente um buraco no chão," comenta Johnson. "Pegamos num monte de material e lançamo-lo fora, por isso seria de esperar uma anomalia negativa de massa, mas não é o que vemos com Sptunik Planum. Isto levou as pessoas a pensar como é que se podia obter esta anomalia positiva de massa."

Parte da resposta é que, depois da formação, a bacia foi parcialmente preenchida por nitrogênio gelado. A camada de gelo adiciona alguma massa à bacia, mas não é espessa o suficiente, por si só, para fazer com que Sputnik Planum tenha massa positiva, realça Johnson. O resto da massa pode ser gerada por um líquido oculto sob a superfície.

Como uma bola de boliche deixada cair sobre um trampolim, um grande impacto cria uma depressão à superfície do planeta, seguida por um ressalto. Este ressalto puxa material para cima a partir do interior do planeta. Se esse material reemergido é mais denso do que o que foi expelido pelo impacto, a cratera acaba por ter a mesma massa que tinha antes do impacto. Este é um fenômeno que os geólogos chamam de compensação isostática.

A água é mais densa que o gelo. Portanto, caso exista uma camada de água líquida por baixo da concha gelada de Plutão, esta poderá ter brotado após o impacto de Sputnik Planum, equilibrando a massa da cratera. Caso a bacia tenha começado com massa neutra, então a camada de nitrogênio depositada mais tarde seria suficiente para criar uma anomalia positiva de massa.

"Este cenário requer um oceano líquido," afirma Johnon. "Queríamos correr modelos de computador do impacto para ver se isto é algo que realmente podia acontecer. O que descobrimos é que a produção de uma anomalia positiva de massa é realmente muito sensível à espessura da camada oceânica. É também sensível ao teor de sal desse oceano, pois o teor de sal afeta a densidade da água."

Os modelos simularam o impacto de um objeto grande o suficiente para formar uma bacia do tamanho de Sputnik Planum que atingia Plutão a uma velocidade esperada para esta zona do Sistema Solar. A simulação assumiu várias espessuras da camada de água por baixo da crosta, desde a ausência de água até uma camada com 200 km de espessura.

O cenário que melhor reconstruiu o tamanho e profundidade observada de Sputnik Planum, além de produzir uma cratera com massa compensada, foi o cenário no qual Plutão tem uma camada oceânica com mais de 100 km de espessura e uma salinidade de aproximadamente 30%.

À medida que os cientistas continuam a estudar os dados enviados pela New Horizons, Johnson espera que surja uma imagem mais clara do possível oceano de Plutão.

O estudo foi publicado na revista Geophysical Research Letters.

Fonte: Brown University

O Coelho da Páscoa chega a NGC 4725

Inicialmente chamado "Easterbunny" (Coelho da Páscoa) pela equipe que o descobriu, e oficialmente denominado Makemake, ele é o segundo mais brilhante planeta anão do Cinturão de Kuiper.

© Bob English (NGC 4725 e Makemake)

Makemake foi descoberto em 31 de março de 2005, um pouco antes da Páscoa, no Observatório Palomar, por uma equipe liderada por Michael Brown, e anunciado em 29 de julho de 2005. Ele é o terceiro maior planeta anão do Sistema Solar e o maior objeto transnetuniano conhecido, com um diâmetro de cerca de dois terços o de Plutão. Sua superfície é coberta por metano, etano e possivelmente nitrogênio e tem uma baixa temperatura média de cerca de -243,2°C.

Este mundo gélido aparece duas vezes nesta imagem astronômica(riscos em vermelho), baseada em dados obtidos em 29 e 30 de junho, da brilhante galáxia espiral NGC 4725, que possui apenas um braço. Ela tem mais de 100.000 anos-luz de diâmetro, estando distante 41 milhões de anos-luz.

Makemake é marcado por curtas linhas vermelhas, com sua posição mudando através do campo de visão de um telescópio caseiro durante duas noites ao longo de uma órbita distante.

Naquelas datas, quase coincidente com a linha de visão da galáxia espiral na constelação da Cabeleira de Berenice, Makemake estava distante cerca de 52,5 UA (unidades astronômicas), ou 7,3 horas-luz de distância. Sabe-se agora que Makemake tem ao menos uma lua.

Fonte: NASA

Descoberto novo planeta anão além da órbita de Netuno

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu um novo planeta anão em órbita no disco de pequenos mundos gelados além da órbita de Netuno.

© OSSOS/Alex Parker (órbita do novo planeta anão)

A imagem acima mostra a órbita do novo planeta anão (linha amarela). Os objetos de brilho idêntico ou superior estão legendados. O Centro de Planetas Menores descreve o objeto como o 18.º maior objeto do Cinturão de Kuiper.

O novo objeto mede aproximadamente 700 km em diâmetro e tem uma das maiores órbitas para um planeta anão. Designado 2015 RR245 pelo Centro de Planetas Menores da UAI (União Astronômica Internacional), foi descoberto com o telescópio do Canadá-França-Hawaii em Mauna Kea, Havaí, como parte do levantamento OSSOS (Outer Solar System Origins Survey).

"Os mundos gelados para além de Netuno esboçam como os planetas gigantes se formaram e se moveram para longe do Sol. Permitem-nos desvendar a história do nosso Sistema Solar. Mas quase todos estes mundos gelados são dolorosamente pequenos e tênues: é realmente emocionante encontrar um grande e brilhante o suficiente para o podermos estudar em detalhe," comenta a Dra. Michele Bannister da Universidade de Victoria, na Columbia Britânica.

JJ Kavelaars, do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, avistou RR245 pela primeira vez em fevereiro de 2016 em imagens do levantamento OSSOS obtidas em setembro de 2015.

"Lá estava na tela, este pequeno ponto de luz que se movia tão lentamente que tinha que estar, pelo menos, ao dobro da distância que Netuno está do Sol," afirma Bannister.

Notou-se que a órbita do objeto o leva para mais de 120 vezes a distância entre a Terra e o Sol. O tamanho de 2015 RR245 não é ainda conhecido com exatidão, pois as suas propriedades de superfície precisam de ser medidas com maior precisão. "Ou é muito pequeno e brilhante, ou grande e sem brilho."

A vasta maioria dos planetas anões como 2015 RR245 ou foi destruída ou expulsa do Sistema Solar no caos que se seguiu quando os planetas gigantes se moveram para longe do Sol até às suas posições atuais: 2015 RR245 é um dos poucos planetas anões que sobreviveu até ao dia presente, juntamente com Plutão e Éris, o maior dos planetas anões conhecidos. O 2015 RR245 orbita agora o Sol entre a população remanescente de centenas de milhares de objetos transnetunianos muito mais pequenos, cuja órbita da sua maioria é invisível.

Mundos que giram tão longe do Sol têm geologia exótica com paisagens feitas de diversos materiais gelados, como a passagem recente da sonda New Horizons por Plutão revelou.

Depois de centenas de anos a mais de 12 bilhões de quilômetros (80 UA) do Sol, 2015 RR245 viaja em direção ao seu periélio (posição orbital mais próxima do Sol) a 5 bilhões de quilômetros (34 UA), onde chegará por volta de 2096. O 2015 RR245 está numa órbita altamente elíptica há pelo menos 100 milhões de anos.

Dado que 2015 RR245 só é observado há quase um ano, entre os 700 que leva para completar uma volta em torno do Sol, não sabemos a sua origem e como é que a sua órbita vai evoluir no futuro distante; a sua órbita precisa será refinada ao longo dos próximos anos e só nesse momento receberá um nome oficial. Como descobridores, a equipe OSSOS pode submeter o seu nome preferido para o 2015 RR245 à UAI, que o tomará para consideração.

"O OSSOS foi desenhado para mapear a estrutura orbital do Sistema Solar exterior a fim de decifrar a sua história," explica o professor Brett Gladman da Universidade de Columbia Britânica, em Vancouver. "Embora não tenha sido concebido para detectar de forma eficiente planetas anões, estamos muito satisfeitos por ter encontrado um numa órbita tão interessante."

O 2015 RR245 é a maior descoberta e o único planeta anão encontrado pelo levantamento OSSOS, que até agora detectou mais de cinco centenas de novos objetos transnetunianos.

Os levantamentos anteriores mapearam quase todos os planetas anões mais brilhantes. O 2015 RR245 pode muito bem ser um dos últimos grandes mundos localizados além de Netuno até que telescópios maiores, como o LSST (Large Synoptic Survey Telescope), entrem em operação em meados da década de 2020.

Fonte: Outer Solar System Origins Survey

Dawn mapeia crateras em Ceres

Cientistas da missão Dawn da NASA identificaram regiões permanentemente à sombra no planeta anão Ceres. A maioria destas áreas são provavelmente frias o suficiente para reter água gelada durante bilhões de anos, sugerindo que os depósitos de gelo podem lá existir agora.

© NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA (crateras em Ceres)

Nos polos de Ceres, cientistas descobriram crateras que estão permanentemente à sombra, zonas azuis vistas na imagem.

"As condições em Ceres são as ideais para a acumulação de depósitos de água gelada," afirma Norbert Schorghofer, pesquisador convidado da Dawn e da Universidade do Havaí em Manoa, EUA. "Ceres tem massa suficiente para segurar moléculas de água, e as regiões permanentemente à sombra que identificamos são extremamente frias; mais frias do que a maioria das regiões idênticas que existem na Lua e em Mercúrio."

As regiões permanentemente à sombra não recebem luz solar direta. Estão normalmente localizadas no chão de crateras ou ao longo de secções das paredes viradas para o polo. As regiões ainda recebem luz solar indireta, mas caso a temperatura fique abaixo dos -151ºC, a área permanentemente à sombra é uma armadilha fria, um bom local para a água gelada se acumular e permanecer estável. As armadilhas frias já tinham sido previstas em Ceres, mas só foram identificadas agora.

Neste estudo, Schorghofer e colegas estudaram o hemisfério norte de Ceres, melhor iluminado que o hemisfério sul. As imagens das câmaras da Dawn foram combinadas para produzir a forma do planeta anão, mostrando crateras, planícies e outras características em três dimensões. Usando estes dados, um modelo sofisticado de computador desenvolvido no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, em Greenbelt, no estado americano de Maryland, determinou as áreas que recebem luz solar direta, a quantidade de radiação solar que atinge a superfície e como as condições mudam ao longo do ano de Ceres.

Os pesquisadores encontraram dúzias de regiões permanentemente à sombra em todo o hemisfério norte. A maior região encontra-se dentro de uma cratera com 16 km de diâmetro localizada a menos de 65 km do polo norte.

Como um todo, as regiões permanentemente à sombra de Ceres ocupam cerca de 1.800 quilômetros quadrados. É apenas uma pequena fração do planeta anão, muito menos do que 1% da superfície do hemisfério norte.

A equipe espera que estas regiões em Ceres sejam mais frias do que aquelas em Mercúrio ou na Lua. Isto porque Ceres está muito longe do Sol, e as áreas nas crateras à sombra recebem muito pouca radiação indireta.

"Em Ceres, estas regiões agem como armadilhas frias até latitudes relativamente baixas," explica Erwan Mazarico, pesquisador convidado da Dawn em Goddard. "Na Lua e em Mercúrio, só as regiões permanentemente à sombra muito perto dos polos ficam frias o suficiente para o gelo ser estável à superfície."

A situação em Ceres é mais semelhante à de Mercúrio do que à da Lua. Em Mercúrio, as regiões à sombra correspondem a mais ou menos à mesma fração do hemisfério norte. A eficiência de armadilhas, a capacidade para acumular água gelada, é também comparável.

Pelos cálculos efetuados, cerca de 1 em cada 1.000 moléculas de água geradas à superfície de Ceres acaba em armadilhas frias durante o ano de Ceres (1.682 dias terrestres). Isso é suficiente para construir depósitos de água, finos, mas detectáveis, ao longo de 100.000 anos ou mais.

"Enquanto as armadilhas frias podem fornecer depósitos de água gelada à superfície como as observadas na Lua e em Mercúrio, Ceres pode ter sido formado com um relativamente maior reservatório de água," acrescenta Chris Russell, pesquisador principal da missão Dawn, com base na Universidade da Califórnia em Los Angeles, EUA. "Algumas observações indicam que Ceres pode ser um mundo rico em voláteis que não é dependente de outras fontes externas no dia-a-dia."

Os resultados estão disponíveis online na revista Geophysical Research Letters.

Fonte: Goddard Space Flight Center

Atividade hidrotermal recente na área mais brilhante de Ceres

De acordo com um novo estudo por cientistas da missão Dawn da NASA, a área mais brilhante de Ceres, localizada na misteriosa Cratera Occator, tem a mais alta concentração de minerais de carbonato já alguma vez encontrada fora da Terra.

 

© NASA/JPL-Caltech/UCLA (Cratera Occator)

Na imagem o centro da misteriosa Cratera Occator em Ceres é a área mais brilhante do planeta anão. A inserção é uma perspectiva que mostra novos dados da característica: o vermelho significa uma abundância alta de carbonatos, enquanto o cinzento indica uma abundância baixa de carbonatos.

O estudo, publicado online na revista Nature, é um de dois novos artigos científicos sobre a composição de Ceres.

"Esta é a primeira vez que vemos este tipo de material em outras partes do Sistema Solar em tão grandes quantidades," afirma Maria Cristina De Sanctis, autora e pesquisadora principal do espectrômetro de mapeamento visível e infravermelho da Dawn.

Com cerca de 80 milhões de anos, Occator é considerada uma cratera jovem. Mede 92 km de largura e tem um fosso central com aproximadamente 10 km de largura. Uma estrutura de cúpula no centro, coberta por um material altamente refletor, tem fraturas radiais e concêntricas sobre e em torno dela.

O estudo de De Sanctis conclui que o mineral dominante nesta área brilhante é o carbonato de sódio, uma espécie de sal encontrado na Terra em ambientes hidrotermais. Este material parece ter vindo do interior de Ceres, porque um asteroide impactante não o pode ter entregue. A ressurgência deste material sugere que as temperaturas no interior de Ceres são mais quentes do que se pensava anteriormente. O impacto de um asteroide em Ceres pode ter ajudado a trazer este material desde o interior até à superfície, mas os pesquisadores pensam que um processo interno também poderá ter desempenhado aqui um papel.

Mais intrigante, os resultados sugerem que poderá ter existido água líquida por baixo da superfície de Ceres até há relativamente pouco tempo (em termos geológicos). Os sais podem ser remanescentes de um oceano, ou corpos localizados de água, que chegaram à superfície e, em seguida, congelaram há milhões de anos atrás.

Os minerais que foi encontrado na brilhante região central de Occator requerem uma alteração pela água. Os carbonatos suportam a ideia que Ceres teve atividade hidrotermal interior, que empurrou esses materiais para a superfície dentro de Occator.

O espectrômetro da Dawn examina como os vários comprimentos de onda da luz solar são refletidos pela superfície de Ceres. Isto permite com que os cientistas identifiquem minerais que, provavelmente, produzem esses sinais. Os novos resultados vêm do mapeamento infravermelho, que examina Ceres em comprimentos de onda demasiado longos para o olho humano poder ver.

No ano passado, num estudo da Nature, a equipe de De Sanctis divulgou que a superfície de Ceres continha filossilicatos de amoníaco, ou argilas com amoníaco. Dado que o amoníaco é abundante no Sistema Solar exterior, esta descoberta introduziu a ideia de que Ceres pode ter-se formado perto da órbita de Netuno e ter migrado para o interior. Alternativamente, Ceres pode ter sido formado mais próximo da sua posição atual entre Marte e Júpiter, mas com material acumulado do Sistema Solar exterior.

Os novos resultados também relatam a descoberta de sais portadores de amoníaco - cloreto de amônio e/ou bicarbonato de amônio - na Cratera Occator. O carbonato reforça ainda mais a ligação de Ceres com mundos gelados no Sistema Solar exterior. O amoníaco, além do carbonato de sódio e do bicarbonato de sódio descobertos em Occator, foi detectado nas plumas de Encélado, uma lua gelada de Saturno conhecida pelos seus gêiseres expelidos através de fissuras à superfície. Estes materiais tornam Ceres interessante para o estudo da astrobiologia.

"Temos que investigar se as muitas outras áreas brilhantes de Ceres também contêm estes carbonatos," comenta De Sanctis.

Um estudo separado da Nature, em 2015 e por cientistas da câmara de enquadramento da Dawn, colocou a hipótese que as áreas brilhantes contêm um tipo diferente de sal: sulfato de magnésio. Mas os novos resultados sugerem que o carbonato de sódio é o componente mais provável.

"É incrível o quanto temos sido capazes de aprender sobre o interior de Ceres a partir das observações das suas propriedades químicas e geofísicas pela Dawn. Esperamos mais descobertas à medida que 'minamos' esta arca do tesouro de dados," afirma Carol Raymond, do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA em Pasadena, no estado americano da Califórnia.

Os membros da equipe científica da Dawn também publicaram um novo estudo sobre a composição da camada exterior de Ceres na Nature Geoscience, com base em imagens da câmara de enquadramento da Dawn. Este estudo, conduzido por Michael Bland do USGS (U.S. Geological Survey) em Flagstaff, Arizona, anuncia que a maioria das grandes crateras de Ceres têm mais de 2 km de profundidade em relação ao terreno circundante, o que significa que não se deformaram muito ao longo de milhares de milhões de anos. Estas profundidades significativas sugerem que a subsuperfície de Ceres não é mais do que 40% em volume de gelo, e que o resto poderá ser uma mistura de rocha e materiais de baixa densidade como sais ou compostos químicos chamados clatratos. A aparência de algumas crateras rasas sugere que podem haver variações no conteúdo de gelo e rocha do subsolo.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

O coração de Plutão: como uma lâmpada de lava cósmica

Tal como uma lâmpada de lava cósmica, uma grande parte da superfície gelada de Plutão está sendo constantemente renovada por um processo chamado convecção, que substitui gelos mais velhos à superfície por material mais fresco.

© NASA/JHUAPL/SwRI (Sputnik Planum)

A imagem acima, que cobre cerca de 400 km, usa dados do MVIC da New Horizons, obtida dia 14 de julho de 2015.

Combinando modelos de computador com dados topográficos e de composição recolhidos pela sonda New Horizons da NASA o verão passado, os membros da equipe determinaram a profundidade desta camada de nitrogênio gelado dentro da inconfundível característica em forma de coração de Plutão, uma grande planície informalmente conhecida como Sputnik Planum, e quão rápido o gelo flui.

Os cientistas da missão usaram simulações computacionais para mostrar que a superfície de Sputnik Planum está coberta com "células" convectivas de gelo com 16 a 48 km de diâmetro e com menos de um milhão de anos. Os resultados oferecem esclarecimentos adicionais sobre a geologia invulgar e altamente ativa de Plutão e, talvez, de outros corpos como ele na periferia do Sistema Solar.

"Pela primeira vez, podemos determinar o que são estes 'vergões' estranhos na superfície gelada de Plutão," afirma William B. McKinnon, da Universidade de Washington em St. Louis, que liderou o estudo. "Nós encontramos evidências de que mesmo num objeto distante e frio a bilhões de quilômetros da Terra, existe energia suficiente para uma atividade geológica robusta, contando que temos o 'material ideal', isto é, algo macio e maleável como nitrogênio sólido."

McKinnon e colegas pensam que o padrão destas células resulta da convecção térmica lenta dos gelos dominados por nitrogênio que existem em Sputnik Planum. Um reservatório com vários quilômetros de profundidade que provavelmente existe em alguns lugares, o nitrogênio sólido é aquecido pelo modesto calor interno de Plutão, torna-se flutuante e ergue-se em "gotas" grandes, como uma lâmpada de lava, antes de arrefecer e afundar novamente para renovar o ciclo.

Os modelos de computador mostram que o gelo só precisa de ter alguns quilômetros de profundidade para que este processo ocorra, e que as células de convecção são muito amplas. Os modelos também mostram que estas bolhas de capotamento de nitrogênio sólido podem evoluir lentamente e fundir-se ao longo de milhões de anos. As cordilheiras que marcam onde o gelo de nitrogênio arrefecido afunda de volta para baixo podem ser comprimidas e abandonadas, resultando nas características em forma de Y ou X, cruzamentos onde três ou quatro células de convecção se agruparam.

"Sputnik Planum é das mais surpreendentes descobertas geológicas nos mais de 50 anos de exploração planetária e este achado por McKinnon e outros membros da nossa equipe científica, de que esta vasta área é criada por convecção gelada atual, está entre os mais espetaculares da missão da New Horizons," afirma Alan Stern, pesquisador principal e do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado americano do Colorado.

Estes movimentos convectivos à superfície atingem, em média, apenas alguns centímetros por ano, quase tão rápido quanto o crescimento das nossas unhas, o que significa que as células reciclam as suas superfícies a cada 500.000 anos ou mais. Embora lento para os relógios humanos, é rápido para escalas geológicas de tempo.

"Esta atividade provavelmente ajuda a suportar a atmosfera de Plutão, renovando continuamente a superfície do 'coração'," comenta McKinnon. "Não seria surpresa se víssemos este processo em outros planetas anões do Cinturão de Kuiper. Esperamos vir a ter uma oportunidade para descobrir, no futuro, com missões de exploração."

A New Horizons também poderá, potencialmente, olhar de perto outro objeto mais pequeno e antigo, mais longe do Cinturão de Kuiper, a região em forma de disco além da órbita de Netuno que se acredita abrigar cometas, asteroides e outros pequenos corpos gelados. A New Horizons voou pelo sistema de Plutão no dia 14 de julho de 2015, fazendo as primeiras observações próximas de Plutão e da sua família de cinco luas. A sonda está a caminho de nova passagem rasante por outro objeto do Cinturão de Kuiper,o 2014 MU69, no dia 1 de janeiro de 2019, enquanto se aguarda aprovação da NASA para financiamento de uma missão estendida.

O estudo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Purdue University & NASA

Primeiros dados científicos de objeto pós-Plutão

Aproximando-se de uma possível missão prolongada enquanto acelera pelo espaço profundo, a sonda New Horizons já observou duas vezes o objeto 1994 JR1, um objeto do Cinturão de Kuiper com 145 km de diâmetro que orbita a mais de 5 bilhões de quilômetros do Sol.

 

  © NASA/JHUAPL/SwRI (movimento do objeto 1994 JR1)

As primeiras duas de 20 observações que a New Horizons fez de 1994 JR1 em abril de 2016. O objeto do Cinturão de Kuiper é o ponto que se move, indicado pela seta. Os pontos que não se movem são estrelas de fundo. A característica em cima e à esquerda é o reflexo interno da câmara (uma espécie de selfie), provocado pela iluminação de uma estrela muito brilhante mesmo para além do campo de visão do instrumento LORRI (Long Range Reconnaissance Imager); mostra os três braços que suportam o espelho secundário do LORRI.

Os membros da equipe científica usaram estas observações para revelar novos fatos acerca deste remanescente distante do início do Sistema Solar.

Captadas com o instrumento LORRI da sonda nos dias 7 e 8 de abril, a uma distância de 111 milhões de quilômetros, as imagens quebram o próprio recorde da sonda para as imagens mais próximas de sempre deste KBO, em novembro de 2015, quando a New Horizons detetou JR1 a 280 milhões de quilômetros de distância.

Simon Porter, membro da equipe científica da New Horizons e do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado americano do Colorado, disse que as observações contêm vários achados valiosos. "A combinação das observações de novembro de 2015 com as de abril de 2016 permitiu-nos identificar a localização de JR1 até 1.000 km, muito melhor do que qualquer outro KBO pequeno," acrescentando que a órbita mais precisa também permite com que uma teoria seja dissipada, sugerida há vários anos atrás, de que JR1 era um possível satélite de Plutão.

Do ponto de vista das observações de abril de 2016, também foi determinado o período de rotação do objeto, observando as mudanças na luz refletida da superfície de JR1 para determinar que completa uma rotação a cada 5,4 horas. "É relativamente rápido para um KBO," afirma John Spencer, membro da equipe científica, também do SwRI.

Spencer acrescentou que estas observações são um grande treino para possíveis olhares, de perto, de aproximadamente outros 20 KBO ainda mais antigos que podem surgir durante os próximos anos, caso a NASA aprove a extensão da missão. A New Horizons passou pelo sistema de Plutão no dia 14 de julho de 2015, fazendo as primeiras observações, de perto, do planeta anão e das suas cinco luas. A nave dirige-se para mais uma passagem rasante por outro objeto do Cinturão de Kuiper, 2014 MU69, a realizar-se no dia 1 de janeiro de 2019.

Fonte: NASA

Ocultações estelares pela atmosfera de Plutão

Cientistas da equipe da New Horizons da NASA dizem que a sonda conseguiu observar as primeiras ocultações de estrelas ultravioletas pela atmosfera de Plutão, uma meta importante da missão.

© NASA/JHUAPL/SwRI (ilustração da passagem de duas estrelas atrás de Plutão)

Esta ilustração mostra como o espectrômetro Alice da New Horizons "observou" a passagem de duas estrelas por trás de Plutão e da sua atmosfera. A luz de cada estrela diminuiu enquanto passava por camadas cada vez mais profundas da atmosfera, absorvida por vários gases e neblinas.

Estes dados, armazenados na memória digital da New Horizons desde o encontro do último verão e só recentemente transmitidos para a Terra, confirmam várias grandes descobertas sobre a atmosfera de Plutão.

Aproximadamente quatro horas depois da maior aproximação da New Horizons por Plutão, no dia 14 de julho de 2015, quando estava aproximadamente 320.000 km para lá do planeta anão, o espectrômetro ultravioleta Alice a bordo da sonda captou a passagem de duas estrelas ultravioletas brilhantes por trás de Plutão e da sua atmosfera. A luz de cada estrela diminuiu enquanto passava pelas camadas cada vez mais profundas da atmosfera de Plutão, absorvida por vários gases e neblinas.

Tal como a ocultação solar que o espectrômetro Alice observou meras horas antes, quando usou a luz solar para fazer observações parecidas, estas ocultações estelares forneceram informações acerca da composição e estrutura da atmosfera de Plutão. Ambas as ocultações estelares revelaram impressões digitais espectrais de nitrogênio, hidrocarbonetos como metano e acetileno, e até mesmo neblina, como a ocultação solar pouco tempo antes.

Os resultados da ocultação solar e das duas ocultações estelares também são consistentes em termos de pressão vertical e estrutura de temperatura da atmosfera superior de Plutão. Isto significa que os perfis verticais da atmosfera superior de nitrogênio, metano e os hidrocarbonetos observados são semelhantes ao longo de muitas localizações em Plutão.

Estes resultados confirmam os achados da ocultação solar do instrumento Alice, que a temperatura da atmosfera superior é 25% mais fria e, portanto, mais compacta do que os cientistas previram antes do encontro da New Horizons. Isto também confirma, ainda que indiretamente, o resultado da análise e modelagem da observação solar de que a velocidade de fuga do nitrogênio é cerca de 1.000 vezes menor do que o esperado antes do voo rasante.

Fonte: NASA

Hidra, a lua gelada de Plutão

A sonda New Horizons da NASA enviou os primeiros dados de composição de quatro dos satélites de Plutão. Os novos dados mostram que a superfície de Hidra, a lua mais exterior de Plutão, é dominada por água gelada quase pura, confirmando indícios que os cientistas descobriram em imagens da New Horizons que mostravam a superfície altamente refletiva de Hidra.

© NASA/JHUAPL/SwRI (Hidra)

Os novos dados de composição, recentemente recebidos na Terra, foram recolhidos pelo instrumento LEISA (Ralph/Linear Etalon Imaging Spectral Array) no dia 14 de julho de 2015, a uma distância de 240.000 quilômetros.

O espectro infravermelho mostra a assinatura inconfundível de água gelada cristalina: uma absorção ampla entre os 1,50 e os 1,60 micrômetros e uma característica espectral mais estreita de gelo a 1,65 micrômetros. O espectro de Hidra é parecido com o da maior lua de Plutão, Caronte, que é também dominada por água gelada cristalina. Mas as bandas de absorção do gelo de Hidra são ainda mais profundas do que as de Caronte, sugerindo que os grãos de gelo à superfície de Hidra ou são maiores ou refletem ainda mais luz em determinados ângulos do que os grãos em Caronte. Pensa-se que Hidra tenha sido formada num disco de detritos gelados, produzido quando os mantos ricos em água foram removidos dos dois corpos que colidiram para formar o binário Plutão-Caronte há cerca de 4 bilhões de anos atrás. As profundas bandas da água e a alta reflectância implicam relativamente pouca contaminação por material mais escuro que se acumulou à superfície de Caronte com o passar do tempo.

Os cientistas da missão estão pesquisndo porque é que o gelo de Hidra parece ser mais limpo do que o de Caronte. "Talvez impactos de micrometeoritos refresquem continuamente a superfície de Hidra," afirma Simon Porter, membro da equipe científica da New Horizons e do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado americano do Colorado. "Este processo pode ser ineficaz na muito maior lua Caronte, cuja gravidade retém todos os detritos criados por esses impactos."

A equipe científica da New Horizons está ansiosa para a obtenção de espectros semelhantes de outras pequenas luas de Plutão, para comparação com a Hidra e Caronte.

Fonte: NASA

A exclusiva interação de Plutão com o vento solar

No que se refere ao modo como interage com o vento solar (o fluxo contínuo de partículas carregadas do Sol), Plutão comporta-se menos do que o esperado como um cometa e mais como um planeta como Marte ou Vênus.

 

  © NASA (Plutão)

Usando dados do instrumento SWAP (Solar Wind Around Pluto) a bordo da New Horizons durante o voo rasante de julho de 2015, os cientistas observaram pela primeira vez material saindo da atmosfera de Plutão e estudaram como interage com o vento solar, levando a mais uma surpresa de Plutão.

"Este é um tipo de interação que nunca tínhamos visto antes em qualquer lugar do nosso Sistema Solar," afirma David J. McComas, autor principal do estudo. McComas é professor de ciências astrofísicas na Universidade de Princeton e vice-presidente do Laboratório de Física de Plasmas de Princeton.

Os astrofísicos dizem que têm agora um tesouro de informações sobre o modo como a atmosfera de Plutão interage com o vento solar. O vento solar é o plasma libertado pelo Sol e viaja a 160 milhões de quilômetros por hora, banhando planetas, asteroides, cometas e o espaço interplanetário numa sopa constituída principalmente por prótons e elétrons.

Anteriormente, a maioria dos pesquisadores pensava que Plutão era caracterizado mais como um cometa, que tem uma grande região onde o vento solar desacelera suavemente, em oposição ao desvio abrupto que o vento solar encontra num planeta como Marte ou Vênus. Em vez disso, Plutão é um híbrido.

"Estes resultados salientam o poder da exploração. Mais uma vez, fomos a um novo tipo de lugar e descobrimos inteiramente novos tipos de expressão na natureza," afirma o pesquisador Alan Stern do SwRI (Southwest Research Institute) em San Antonio, no estado americano do Texas.

Considerando que está tão longe do Sol, média de 5,9 bilhões de quilômetros, e é tão pequeno, os cientistas pensavam que a gravidade de Plutão não era forte o suficiente para manter os íons pesados na sua atmosfera estendida. Mas, "a gravidade de Plutão é claramente suficiente para manter material relativamente confinado," afirma McComas.

Usando o instrumento SWAP, foi possível separar os íons pesados do metano, o principal gás que escapa da atmosfera de Plutão, dos íons leves de hidrogênio que vêm do Sol.

Entre as descobertas adicionais de Plutão:

• Tal como a Terra, Plutão tem uma longa cauda de íons, que se estende na direção do vento a pelo menos uma distância de aproximadamente 100 raios de Plutão (118.700 km, quase três vezes a circunferência da Terra), carregada com íons pesados da atmosfera e com uma "estrutura considerável";
• A obstrução do vento solar por Plutão, na direção oposta à do vento, é mais pequena do que se pensava. O vento solar só é bloqueado a cerca de dois raios de Plutão (3.000 km);
• Plutão tem um limite muito fino na sua cauda de íons pesados e no revestimento do vento solar que aí choca e que constitui um obstáculo ao seu fluxo.

Heather Elliott, astrofísica do SwRI, explica: "a comparação da interação entre o vento solar e Plutão e a interação do vento solar com os outros planetas e corpos é interessante porque as condições físicas são diferentes para cada um, e os processos físicos dominantes dependem dessas condições."

Estas descobertas fornecem pistas sobre os plasmas magnetizados que se poderão encontrar em torno de outras estrelas. "A gama de interação com o vento solar é bastante diversificada, e isso dá-nos alguma comparação para nos ajudar a melhor compreender as ligações no nosso Sistema Solar e além,"comenta McComas.

Este estudo foi publicado no periódico Journal of Geophysical Research.

Fonte: Princeton University

Hubble descobre lua orbitando o planeta anão Makemake

Vasculhando a periferia do Sistema Solar, o telescópio espacial Hubble registrou um pequeno e escuro satélite orbitando Makemake, o segundo mais brilhante planeta anão congelado, depois de Plutão, localizado no Cinturão de Kuiper.

© NASA/ESA/A. Parker (ilustração do planeta anão Makemake e seu satélite)

O satélite, designado de S/2015 (136472) 1 e apelidado de MK 2, é cerca de 1.300 vezes mais apagado que o Makemake. O MK 2 foi visto a aproximadamente 20.000 km de distância do planeta anão, e tem um diâmetro estimado em 160 km. O Makemake tem cerca de 1.400 km de diâmetro. O planeta anão foi descoberto em 2005, e seu nome foi dado em homenagem à divindade da criação dos povos Rapa Nui da Ilha de Páscoa.

O Cinturão de Kuiper é um vasto reservatório de material congelado, resquício da formação do Sistema Solar a cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, e o lar de alguns planetas anões. Alguns desses mundos possuem satélites conhecidos, mas essa é a primeira vez que se descobre um objeto companheiro do Makemake. O Makemake é um dos cinco planetas anões reconhecidos pela União Astronômica Internacional.

As observações foram feitas em abril de 2015 pela Wide Field Camera 3 do Hubble. O Hubble tem uma capacidade única de observar objetos apagados perto de objetos mais brilhantes e uma esplêndida resolução, que permite que os astrônomos possam observar o brilho do satélite do Makemake. A descoberta foi anunciada no dia 26 de Abril de 2016 através de uma circular emitida no Minor Planet Electronic Circular.

A equipe que fez a observação usou a mesma técnica que foi utilizada para observar os pequenos satélites de Plutão em 2005, 2011 e 2012. Algumas buscas anteriores feitas no Makemake não tinham dado resposta alguma. “Nossas estimativas preliminares mostram que a órbita do satélite parece estar de lado, e isso significa que quando você observa o sistema, você pode as vezes perder o satélite de vista, pois ele mergulha no brilho muito maior do planeta anão”, disse Alex Parker, do Southwest Research Institute em Boulder, no Colorado (EUA), que é o líder da equipe que analisou as imagens das observações.

© NASA/ESA/A. Parker (localização do satélite MK 2 e do planeta anão Makemake)

A descoberta do satélite pode fornecer uma valiosa informação sobre o sistema do planeta anão. Medindo a órbita do satélite, os astrônomos podem calcular a massa do sistema e ter uma ideia sobre a sua evolução. A descoberta desse satélite também reforça a ideia de que a maior parte dos planetas anões possuem satélites.

“O Makemake é da mesma classe dos raros objetos parecidos com Plutão, então encontrar um satélite ali é muito importante”, disse Parker. “A descoberta desse satélite nos dá também a oportunidade para estudar o Makemake em maior detalhe”.

A descoberta desse satélite só aumenta cada vez mais a semelhança entre Plutão e o Makemake. Ambos os objetos já são conhecidos por serem cobertos por metano congelado. Como foi feito no caso de Plutão, ao se estudar mais a fundo o satélite, será possível revelar a densidade do Makemake, um resultado importante que indicará se a composição bruta de Plutão e do Makemake são também similares. “Essa nova descoberta abre um novo capítulo na chamada planetologia comparativa, uma maneira de se estudar a região externa do Sistema Solar”, disse Marc Buie, líder da equipe também do Southwest Research Institute.

Os pesquisadores precisarão de mais observações do Hubble para fazer medidas precisas para determinar se a órbita do satélite é elíptica ou circular. As estimativas preliminares indicam que se o satélite tem uma órbita circular, ele completa uma volta ao redor do Makemake a cada 12 dias.

Determinar a forma da órbita do satélite ajudará a responder questões sobre sua origem. Uma órbita circular e estreita do MK 2 indicará que ele foi o produto da colisão do Makemake com outro objeto do Cinturão de Kuiper. Se o satélite tiver uma órbita alongada, é mais provável que ele tenha sido capturado. Ambos os eventos teriam ocorrido a alguns bilhões de anos atrás quando o Sistema Solar era extremamente jovem.

A descoberta, pode também resolver mistérios do próprio Makemake. Estudos anteriores realizados no infravermelho, revelaram que enquanto a superfície do Makemake é inteiramente brilhante e muito fria, algumas áreas aparecem mais quentes que outras. Os astrônomos têm sugerido que essa discrepância pode ser devido ao fato do aquecimento de regiões discretas e escuras da superfície do Makemake. Contudo, a menos que o planeta anão tenha uma orientação especial, essas manchas escuras deveriam fazer o brilho do planeta anão variar substancialmente enquanto ele rotacionasse, mas essa variação no brilho nunca foi observada.

Esses estudos realizados em infravermelho anteriormente, não tinham resolução suficiente para separar o Makemake do MK 2. Uma nova análise da equipe, com base nas novas observações do Hubble, sugere que boa parte da superfície mais quente detectada anteriormente na luz infravermelha, pode ser simplesmente a superfície escura do seu companheiro, o MK 2.

Existem ainda algumas possibilidades que podem explicar por que o satélite teria uma superfície tão escura, mesmo orbitando um planeta anão que é brilhante como a neve fresca. Uma ideia é que diferente de objetos maiores, como o Makemake, o MK 2 é muito pequeno, de forma que ele não pode gravitacionalmente manter uma crosta congelada e brilhante, que sublima, mudando do sólido para o gás, quando iluminado pelo Sol. Isso faria com que o satélite fosse similar aos cometas e outros objetos do Cinturão de Kuiper, muitos dos quais são cobertos com um material muito escuro.

Quando o satélite Caronte de Plutão foi descoberto, em 1978, os astrônomos rapidamente calcularam a massa do sistema. A massa de Plutão era centenas de vezes menor do que a massa que foi originalmente estimada na época da sua descoberta em 1930. Com a descoberta de Caronte, os astrônomos repentinamente descobriram algo totalmente diferente sobre Plutão. “São esses tipos de medidas que a descoberta de um satélite permite fazer”, concluiu Parker.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Possível família do planeta anão Ceres é identificada

A despeito dos indícios de que Ceres, o maior corpo do cinturão principal de asteroides do Sistema Solar, situado entre as órbitas de Marte e Júpiter, deveria possuir uma família de fragmentos originados de colisões ao longo dos últimos bilhões de anos, até então não tinham sido encontradas pistas que confirmassem essa hipótese.

© NASA/Dawn (Ceres)

Agora, contudo, um grupo de pesquisadores da Universidade Estadual Paulista (UNESP), campus de Guaratinguetá, em colaboração com colegas do Southwest Research Institute, dos Estados Unidos, encontrou vestígios de uma possível família antiga dispersa (paleofamília) do planeta anão.

Os pesquisadores identificaram um conjunto de 156 asteroides em uma região primitiva do cinturão principal de asteroides, caracterizada pela baixa densidade de objetos, cuja taxonomia, cores (classificação) e albedo (quantidade de luz refletida) indicam que podem ser fragmentos de Ceres.

“O fato de ainda não se ter encontrado até agora uma família de asteroides de Ceres representa um dos maiores problemas da dinâmica dos asteroides”, disse Valério Carruba, professor da UNESP de Guaratinguetá e principal autor do estudo. “A descoberta de uma possível família deste corpo pode contribuir para entendermos melhor a história do Sistema Solar”, avaliou.

De acordo com o pesquisador, enquanto outros asteroides do mesmo tipo espectral (frequências de radiação eletromagnética) de Ceres, como Hygiea e Euphrosyne, já têm famílias reconhecidas, até agora ainda não tinha sido identificado nenhum grupo de asteroides que poderiam ser fragmentos do planeta anão, que possui 900 quilômetros de diâmetro.

Estima-se, porém, que cerca de 10 crateras com mais de 300 km de diâmetro podem ter sido formadas em Ceres em razão de colisões com outros objetos ao longo dos últimos 4,5 bilhões de anos.

E dados de observação da sonda espacial Dawn, lançada pela NASA em 2007 para examinar Ceres e Vesta, que é o segundo maior corpo do cinturão principal de asteroides, com aproximadamente 400 quilômetros de diâmetro, corroboraram essa estimativa ao mostrar que pelo menos duas crateras com 280 km de diâmetro foram formadas nos últimos 2 bilhões de anos na superfície de Ceres.

Dessa forma, Ceres pode ter expelido um número significativo de fragmentos e formado ao menos duas famílias.

Os métodos tradicionais usados para a identificação de famílias de asteroides, entretanto, não detectaram até agora nenhuma família de Ceres.

“As técnicas usuais para identificação de famílias de asteroides se concentram em observar objetos vizinhos a Ceres na região central do cinturão principal de asteroides”, explicou Carruba.

“Acontece que colisões e ressonâncias seculares lineares com Ceres [quando um corpo menor e outro de massa maior sincronizam o período de rotação (precessão) do ponto mais próximo do Sol da órbita (pericentro) ou do nó ascendente da órbita, podendo alterar a excentricidade ou a inclinação do corpo menor e tornar sua órbita mais instável] podem ter empobrecido a população de objetos próximos ao asteroide nessa região do cinturão principal. Dessa forma, não é possível encontrar muitos objetos vizinhos a Ceres”, afirmou.

Outro problema, segundo o pesquisador, é que na região central do cinturão principal há uma concentração maior de asteroides, principalmente do tipo C, o tipo de asteroide mais comum, como Ceres, que tem pouca capacidade de refletir luz, baixa densidade e é associado a regiões mais externas do Sistema Solar.

E há duas grandes famílias de asteroides do mesmo tipo espectral de Ceres nessa região, a Dora e a Chloris.

“Ao realizar um estudo por espectrofotometria astronômica [em que se analisa o espectro da radiação eletromagnética dos objetos observados por telescópios] é difícil saber se esses objetos do tipo C no cinturão principal integram uma possível família de Ceres ou pertencem às famílias dos asteroides Dora e Chloris”, ponderou Carruba.

Além disso, estima-se que as velocidades iniciais de ejeção de Ceres por colisões devem ter sido significativamente maiores que as observadas em qualquer outro corpo no cinturão principal, incluindo Vesta.

Dessa forma, os fragmentos de Ceres podem ter se espalhado por uma área muito maior do cinturão principal de asteroides e seriam significativamente mais distantes entre si do que a distância de objetos formados em colisões de corpos menores que o planeta anão.

Com base nessas constatações, os pesquisadores propuseram, em vez de tentar identificar possíveis membros da família de Ceres perto do planeta anão na região central do cinturão de asteroides, olhar para uma região pristina do cinturão de asteroides, entre as ressonâncias 5J: 2a e 7J: -3a de movimento médio com Júpiter.

A hipótese deles é que fragmentos de Ceres, da ordem de quilômetros, podem ter alcançado essa região do cinturão principal de asteroides que foi esvaziada durante a fase do bombardeio pesado tardio, ocorrida entre 4,3 e 3,8 bilhões de anos atrás, quando se estima que um imenso número de asteroides tenha atingido o Sistema Solar, causando um grande número de crateras na Lua e em outros corpos. Desde então, a entrada de material fora de outras áreas do cinturão principal de asteroides para essa região primitiva ficou limitada.

“Algumas das vantagens de estudar essa região é justamente a baixa densidade de asteroides e a falta de outras grandes famílias do tipo C com excentricidades [medida do achatamento de uma órbita elíptica] e inclinações comparáveis às de Ceres”, disse Carruba. “Isso torna a identificação de possíveis membros da família de Ceres nessa região mais fácil”, afirmou.

A fim de confirmar suas hipóteses, os pesquisadores realizaram um estudo dos albedos e das cores dos objetos encontrados nessa região do cinturão principal de asteroides.

Os resultados das análises indicaram que 156 objetos na região apresentam fotometria e albedo compatíveis com asteroides do tipo C, como Ceres, que reflete apenas 9% da luz que incide sobre ele.

Os estudos estatísticos realizados pelos pesquisadores também indicaram que a distribuição em inclinações desses objetos é compatível como sendo originados de Ceres.

“Ainda não há uma prova definitiva de que exista uma família de Ceres, porque esses objetos que identificamos são candidatos do tipo C, e ainda não foram obtidos espectros completos no visível e no infravermelho para confirmar a classificação. Mas há provas circunstanciais bastante fortes”, afirmou Carruba.

Segundo o pesquisador, não há nenhuma fonte de objetos do tipo C na região primitiva do cinturão principal que poderia explicar a concentração desse tipo de asteroides naquela área.

O artigo “Footprints of a possible Ceres asteroid paleo-family”, de Carruba e outros, foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte FAPESP (Agência)

Revelados novos aspectos de Plutão e das suas luas

Há um ano atrás, Plutão era apenas um pontinho brilhante nas câmaras a bordo da sonda New Horizons da NASA, não muito diferente do seu aspeto telescópico desde que Clyde Tombaugh descobriu o então nono planeta em 1930.

© NASA/JHUAPL/SwRI/New Horizons (camadas de neblina no limbo de Plutão)

Mas esta semana, cientistas da New Horizons divulgam o primeiro conjunto compreensivo de artigos que descrevem os resultados da passagem por Plutão do verão passado. "Estes cinco documentos detalhados transformam completamente a nossa visão de Plutão, revelando que o antigo planeta é um mundo com geologia ativa e diversa, química superficial exótica, uma atmosfera complexa, uma interação misteriosa com o Sol e um sistema intrigante de pequenas luas," afirma Alan Stern, pesquisador principal da New Horizons do SwRI (Southwest Research Institute) em Boulder, no estado americano do Colorado.

Após uma viagem de 9,5 anos e 4,82 bilhões de quilômetros, lançada mais rápida e mais longe do que qualquer outra sonda para atingir o seu objetivo principal, a New Horizons passou por Plutão no dia 14 de julho de 2015. Os sete instrumentos científicos da New Horizons recolheram 50 gigabits (6,25 gigabytes) de dados digitais.

As primeiras imagens revelaram uma grande característica em forma de coração esculpida à superfície de Plutão, dizendo aos cientistas que este "novo" tipo de mundo planetário - o maior, o mais brilhante e o primeiro a ser explorado da distante "terceira zona" do nosso Sistema Solar conhecida como Cinturão de Kuiper - seria ainda mais interessante e intrigante do que os modelos previam.

Os artigos recém-publicados confirmam isso mesmo.

"A observação de Plutão e Caronte de perto levou-nos a reavaliar completamente que tipo de atividade geológica pode ser sustentada em corpos planetários isolados nesta distante região do Sistema Solar, mundos que anteriormente se pensava serem relíquias pouco alteradas desde a formação do Cinturão de Kuiper," afirma Jeff Moore, autor principal do artigo de geologia do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia.

Os cientistas que estudam a composição de Plutão dizem que a diversidade da sua paisagem resulta de eras de interação entre o metano altamente volátil e móvel, gelos de nitrogênio e monóxido de carbono com água gelada inerte e resistente. "Vemos variações na distribuição dos gelos voláteis de Plutão que apontam para ciclos fascinantes de evaporação e condensação," afirma Will Grundy do Observatório Lowell, em Flagstaff, Arizona, autor principal do artigo sobre a composição. "Estes ciclos são muito mais ricos do que os da Terra, onde há basicamente apenas um material que se condensa e evapora, a água. Em Plutão, existem pelo menos três materiais, e enquanto estes interagem de formas que ainda não compreendemos totalmente, vemos definitivamente os seus efeitos em toda a superfície de Plutão."

Acima da superfície, os cientistas descobriram que a atmosfera de Plutão contém neblinas em camadas e é mais fria e compacta do que se esperava. Isto afeta o modo como a atmosfera superior de Plutão é perdida para o espaço e como interage com o fluxo de partículas carregadas do Sol conhecido como vento solar. "Nós descobrimos que as estimativas anteriores obtidas pela New Horizons sobrestimaram em muito a perda de material da atmosfera de Plutão," afirma Fran Bagenal, da Universidade do Colorado, Boulder, autora principal dos artigos de partículas e plasma. "O pensamento era que a atmosfera de Plutão escapava como um cometa, mas na verdade escapa a um ritmo muito mais parecido com o da atmosfera da Terra."

Randy Gladstone, do SwRI em San Antonio é o autor principal do artigo científico sobre as descobertas atmosféricas. Ele salienta, "nós também descobrimos que o metano, não o nitrogênio, é o principal gás que escapa de Plutão. Isto é muito surpreendente, dado que perto da superfície de Plutão a atmosfera é mais de 99% nitrogênio."

Os cientistas também estão analisando as primeiras imagens de perto das pequenas luas Styx, Nix, Kerberos e Hydra. Descobertas entre 2005 e 2012, as quatro luas variam, em diâmetro, entre os 40 km para Nix e Hidra até 10 km para Styx e Kerberos. Os cientistas da missão observaram ainda que os pequenos satélites têm velocidades de rotação anômalas e orientações polares uniformemente invulgares, bem como superfícies geladas com brilhos e cores distintamente diferentes das de Plutão e Caronte.

Encontraram evidências de que algumas das luas resultaram da fusão de corpos ainda mais pequenos, e que as suas superfícies têm pelo menos 4 bilhões de anos. "Estes dois últimos resultados reforçam a hipótese de que as luas pequenas foram formadas na sequência de uma colisão que produziu o sistema binário Plutão-Caronte," afirma Hal Weaver, cientista do projeto New Horizons do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, no estado americano de Maryland, e autor principal do artigo científico sobre as pequenas luas de Plutão.

Cerca de metade dos dados recolhidos durante o voo rasante da New Horizons já foram transmitidos a partir de distâncias onde os sinais de rádio, à velocidade da luz, levam quase cinco horas para chegar à Terra, e espera-se que os dados sejam todos enviados até ao final de 2016.

"É por isto que exploramos," afirma Curt Niebur, cientista do programa New Horizons na sede da NASA em Washington. "As muitas descobertas da New Horizons representam o melhor da humanidade e inspiram-nos a continuar a viagem de exploração ao Sistema Solar e mais longe."

Os artigos foram publicados na revista Science.

Fonte: Ames Research Center

Descobertas variações inesperadas nas manchas brilhantes de Ceres

Observações recentes revelaram variações inesperadas nas manchas brilhantes do planeta anão Ceres.

© Dawn/ESO/L.Calçada (ilustração de Ceres)

Embora Ceres pareça pouco mais que um ponto de luz quando visto a partir da Terra, estudos detalhados da sua radiação mostram não apenas as variações esperadas nas manchas devido à rotação de Ceres, mas também que estas estruturas se tornam mais luminosas durante o dia, entre outras variações. Estas observações sugerem que o material destas manchas é volátil e se evapora com o calor da luz solar.

Ceres é o maior corpo do cinturão de asteroides situado entre Marte e Júpiter e o único objeto deste tipo classificado como planeta anão. A sonda Dawn da NASA está em órbita de Ceres há mais de um ano e mapeou a sua superfície com grande detalhe. Uma das maiores surpresas foi a descoberta de manchas muito brilhantes, que refletem muito mais radiação do que o solo ao seu redor, muito mais escuro. A mais proeminente destas manchas situa-se no interior da cratera Occator e sugere que Ceres pode ser um mundo muito mais ativo do que a maioria dos seus vizinhos asteroides. Manchas brilhantes foram também vistas, embora muito menos claramente, em imagens de Ceres obtidas anteriormente pelo telescópio espacial Hubble da NASA/ESA em 2003 e 2004.
Novas observações muito precisas obtidas com o espectrógrafo HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, em La Silla, no Chile, detectaram não apenas o movimento destas manchas devido à rotação de Ceres em torno do seu eixo, mas também descobriram variações adicionais inesperadas que sugerem que o material das manchas é volátil e se evapora com a luz do Sol.
O autor principal deste novo estudo, Paolo Molaro do INAF - Observatório Astronômico de Trieste, explica: “Assim que a sonda Dawn revelou a presença de misteriosas manchas brilhantes na superfície de Ceres, pensei imediatamente nos possíveis efeitos que podiam ser medidos a partir da Terra. À medida que Ceres gira, as manchas aproximam-se da Terra e depois afastam-se outra vez, o que afeta o espectro da radiação solar refletida que chega à Terra.”
Ceres faz uma rotação em torno de si mesmo a cada 9 horas, e os cálculos mostram que o efeito devido ao movimento de aproximação e afastamento causado por esta rotação é muito baixo, da ordem de 20 km/h. No entanto, este movimento é suficientemente elevado para poder ser medido por efeito Doppler com instrumentos de alta precisão como o HARPS.
A equipe observou Ceres com o HARPS durante pouco mais de duas noites em julho e agosto de 2015. “O resultado foi surpreendente. Encontramos efetivamente as variações no espectro que esperávamos devido à rotação de Ceres, mas mais do que isso, encontramos também outras variações consideráveis de noite para noite,” acrescenta Antonino Lanza, do INAF - Observatório Astrofísico de Catania.
A equipe concluiu que as variações observadas podem ser devidas à presença de substâncias voláteis que se evaporam sob a ação da radiação solar. Foi sugerido que o material altamente reflexivo nas manchas de Ceres pode ser gelo de água exposto recentemente ou sulfatos de magnésio hidratado. Quando as manchas no interior da cratera Occator estão no lado iluminado pelo Sol, formam plumas que refletem a radiação solar de modo muito eficaz. Estas plumas evaporam-se depois rapidamente, perdem refletividade e produzem as variações observadas. Este efeito, no entanto, varia de noite para noite, dando origem a padrões aleatórios adicionais, tanto para escalas de tempo curtas como para escalas de tempo mais longas.
Se esta interpretação se confirmar, Ceres parece ser muito diferente de Vesta e de outros asteroides do cinturão principal de asteroides. Apesar de estar relativamente isolado, o objeto parece ser internamente ativo. Muitos dos corpos internamente ativos do Sistema Solar, tais como os grandes satélites de Júpiter ou Saturno, estão sujeitos a fortes efeitos de maré devido à sua proximidade aos planetas massivos. Sabe-se que Ceres é rico em água, mas não é claro se este fato está relacionado com as manchas brilhantes. A fonte de energia que origina esta perda contínua de material da superfície também é desconhecida.
A sonda Dawn continua estudando Ceres e o comportamento das suas misteriosas manchas. Observações feitas a partir do solo com o HARPS e outros instrumentos poderão continuar mesmo após o final da missão espacial.

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Daily variability of Ceres’ Albedo detected by means of radial velocities changes of the reflected sunlight”, de P. Molaro et al., que foi publicado na revista especializada Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESO

Novas pistas sobre as manchas brilhantes de Ceres e suas origens

A sonda Dawn da NASA revelou alguns dos segredos bem guardados de Ceres, que incluem informações antecipadas sobre as brilhantes características encontradas à superfície do planeta anão.

© NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA (cratera Occator em Ceres)

Num estudo, cientistas identificam este material brilhante como uma espécie de sal. O segundo estudo sugere a detecção de argilas ricas em amônia, levantando questões sobre a formação de Ceres.

Ceres tem mais de 130 áreas brilhantes e a maioria está associada com crateras de impacto. Os autores do estudo, liderados por Andreas Nathues do Instituto Max Planck para a Pesquisa do Sistema Solar, na Alemanha, escrevem que o material brilhante é consistente com um tipo de sulfato de magnésio chamado hexahidrato. Um tipo diferente de sulfato de magnésio é conhecido aqui na Terra como sal de Epsom.

Nathues e colegas, usando imagens da câmara de enquadramento da Dawn, sugerem que estas áreas ricas em sal foram deixadas para trás quando a água gelada sublimou no passado. Os impactos de asteroides terão deixado a descoberto a mistura de gelo e sal.

"A natureza global das manchas brilhantes de Ceres sugere que este mundo tem uma camada subsuperficial que contém água gelada e salgada," acrescenta Mathues.

A superfície de Ceres, cujo diâmetro médio é de 940 quil\õmetros, é geralmente escura, parecida em brilho com asfalto fresco. As manchas brilhantes que salpicam a superfície representam uma grande gama de brilho, em que as áreas mais brilhantes refletem cerca de 50% da luz solar que aí incide. Mas não houve, até ao momento, uma detecção inequívoca de água gelada em Ceres; são necessários dados de melhor resolução para resolver esta questão.

A porção interior de uma cratera chamada Occator contém o material mais brilhante em Ceres. Occator mede 90 km em diâmetro e o seu fosso central, coberto por este material brilhante, mede cerca de 10 km de largura e 0,5 km de profundidade. Estrias escuras, possivelmente fraturas, atravessam o fosso. Restos de um pico central, que teve até 0,5 km de altura, também podem ser vistos.

Com as suas orlas e paredes, "terraços" abundantes e depósitos de deslizamentos, Occator parece ser uma das características mais jovens de Ceres. Os cientistas da missão estimam que a sua idade ronde os 78 milhões de anos.

Os autores do estudo escrevem que algumas das imagens de Occator parecem mostrar uma névoa difusa, perto da superfície, que preenche o solo da cratera. Isto pode estar associado com observações de vapor de água em Ceres pelo observatório espacial Herschel, divulgadas em 2014. A névoa parece estar presente em imagens obtidas ao meio-dia, hora local, e ausente ao amanhecer e anoitecer. Isto sugere que o fenômeno se assemelha com a atividade de um cometa, no qual o vapor de água levanta partículas minúsculas de poeira e gelo residual. Os dados e análises futuras podem testar esta hipótese e revelar pistas sobre o processo que desencadeia esta atividade.

"A equipe científica da Dawn está ainda discutindo estes resultados e analisando dados para melhor compreender o que está acontecendo em Occator," afirma Chris Russell, pesquisador principal da missão Dawn, da Universidade da Califórnia em Los Angeles.

No segundo estudo, os membros da equipe científica da Dawn examinaram a composição de Ceres e descobriram evidências de argilas ricas em amônia. Usaram dados do espectrômetro de mapeamento no visível e infravermelho, um instrumento que observa luz em vários comprimentos de onda para estudar como é refletida pela superfície, permitindo a identificação de minerais.

A amônia gelada, por si só, evaporaria em Ceres no presente, porque o planeta anão é demasiado quente. No entanto, as moléculas de amônia podem permanecer estáveis quando presentes em combinação com outros minerais.

A presença de compostos de amônia levanta a possibilidade que Ceres não teve origem no cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter, onde reside atualmente, mas ao invés pode ter-se formado no Sistema Solar exterior. Outra ideia é que Ceres formou-se mais perto da sua posição atual, incorporando materiais que viajavam desde o Sistema Solar exterior, perto da órbita de Netuno, onde os gelos de nitrogênio são termicamente estáveis.

"A presença de substâncias com amônia sugere que Ceres é composto de material acrescido num ambiente onde a amônia e o nitrogênio eram abundantes. Consequentemente, pensamos que este material é originário do mais frio Sistema Solar exterior," explica Maria Cristina De Sanctis, autora principal do estudo, do Instituto Nacional de Astrofísica em Roma, Itália.

Ao comparar o espectro de luz refletida por Ceres com o dos meteoritos, os cientistas descobriram algumas semelhanças. Especificamente, concentraram-se no espectro, impressões digitais químicas, dos condritos carbonáceos, um tipo de meteorito rico em carbono que se pensa ser análogo ao planeta anão. Mas, não perfazem boas correspondências em todos os comprimentos de onda que o instrumento estudou. Em particular, existem bandas distintas de absorção, correspondendo a misturas de minerais com amônia, associadas com comprimentos de onda que não podem ser observados a partir de telescópios terrestres.

Outra diferença que os cientistas notaram, é que estes condritos carbonáceos têm conteúdos de água de 15 a 20%, enquanto o teor de Ceres atinge os 30%.

"Ceres pode ter retido mais voláteis do que estes meteoritos, ou pode ter acrescido a água a partir de materiais ricos em voláteis," afirma De Sanctis.

O estudo também mostra que as temperaturas diurnas à superfície de Ceres vão desde os 180 até aos 240 Kelvin. As temperaturas máximas foram medidas na região equatorial. As temperaturas no equador e perto do equador são geralmente demasiado elevadas para suportar gelo à superfície durante muito tempo, mas os dados da próxima órbita da Dawn vão revelar mais detalhes.

Esta semana, a Dawn alcançou a sua órbita final em Ceres, a cerca de 385 km acima da superfície do planeta anão. Daqui a alguns dias começará a fazer observações a partir desta órbita, incluindo imagens com uma resolução de 35 metros por pixel, espectros de nêutrons, no infravermelho, em raios gama e dados de gravidade em alta resolução.

Os dois novos estudos foram publicados na revista Nature.

Fonte: NASA & Max Planck Institute for Solar System Research