Variações surpreendentes nas temperaturas de Netuno

Uma equipe internacional de astrônomos analisou as temperaturas atmosféricas de Netuno e descobriu que existe uma queda surpreendente nas temperaturas globais de Netuno, seguida por um aquecimento dramático em seu polo sul.

© ESO/NAOJ (imagens térmicas de Netuno)

Os astrônomos estavam observando Netuno desde o início do seu verão austral e esperavam que as temperaturas fossem gradualmente subindo e não descendo. Tal como na Terra, existem estações em Netuno à medida que o planeta orbita em torno do Sol, com a diferença de que uma estação em Netuno dura cerca de 40 anos terrestres e um ano tem uma duração de 165 anos terrestres.

É verão no hemisfério sul de Netuno desde 2005 e os astrônomos estavam ansiosos para ver como as temperaturas variavam após o solstício de verão austral. Os astrônomos analisaram quase uma centena de imagens térmicas, em infravermelho, de Netuno, captadas durante um período de 17 anos, para compreenderem as tendências gerais na temperatura do planeta com mais detalhe do que o conseguido até hoje.

Os dados mostraram que, apesar do começo do verão austral, a maior parte do planeta esfriou gradualmente nas últimas duas décadas. A temperatura média global de Netuno caiu 8 °C entre 2003 e 2018. Os astrônomos ficaram surpresos ao descobrir um aquecimento dramático do polo sul de Netuno durante os últimos dois anos de suas observações, quando as temperaturas subiram rapidamente 11 °C entre 2018 e 2020. Embora o vórtice polar quente de Netuno seja conhecido há muitos anos, um aquecimento polar tão rápido nunca foi observado anteriormente no planeta. 

Os astrônomos mediram a temperatura de Netuno com o auxílio de câmaras térmicas, instrumentos que medem a radiação infravermelha emitida por objetos astronômicos. Para sua análise, a equipe combinou todas as imagens existentes de Netuno coletadas nas últimas duas décadas por telescópios terrestres. Foi analisada a radiação infravermelha emitida por uma camada da atmosfera de Netuno chamada estratosfera, o que permitiu esboçar um quadro da temperatura de Netuno e suas variações durante parte do seu verão austral. Como Netuno está a cerca de 4,5 bilhões de quilômetros de distância e é muito frio, a temperatura média do planeta chega a cerca de -220 °C, medir sua temperatura da Terra não é tarefa fácil. 

Este tipo de estudo só é possível graças a imagens infravermelhas sensíveis obtidas por grandes telescópios tais como o Very Large Telescope (VLT) do ESO, que consegue observar Netuno muito nitidamente. Cerca de um terço de todas as imagens foram obtidas pelo instrumento VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-InfraRed) montado no VLT, no deserto chileno do Atacama. Devido ao tamanho do espelho do telescópio e à altitude, as imagens têm uma resolução muito elevada e uma grande qualidade, oferecendo as imagens mais nítidas de Netuno. A equipe utilizou também dados do telescópio espacial Spitzer da NASA e imagens obtidas com o telescópio Gemini Sul no Chile, assim como dos telescópios Subaru, Keck e Gemini Norte, todos instalados no Havaí. 

Como as variações de temperatura de Netuno foram tão inesperadas, os astrônomos ainda não sabem qual a sua origem. Poderão ser devidas a variações na química estratosférica de Netuno, ou padrões climáticos aleatórios ou até ao ciclo solar. Serão necessárias mais observações durante os próximos anos para explorar as razões destas flutuações.

Telescópios terrestres futuros, tais como o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, poderão observar variações de temperatura como estas com maior detalhe, enquanto o telescópio espacial James Webb fornecerá novos mapas das temperaturas e da química da atmosfera de Netuno.

Esta pesquisa foi publicada na revista The Planetary Science Journal. 

Fonte: ESO

Relação entre lua galileana e as emissões aurorais em Júpiter

No dia 8 de novembro de 2020, a nave espacial Juno da NASA voou através de um intenso feixe de elétrons, viajando desde Ganimedes, a maior lua de Júpiter, até à sua pegada auroral sobre o gigante gasoso.

© NASA/SwRI (feixe de elétrons de Ganimedes até Júpiter)

Cientistas do SwRI (Southwest Research Institute) utilizaram dados de instrumentos científicos da Juno para estudar a população de partículas viajando ao longo da linha do campo magnético que liga Ganimedes a Júpiter, ao mesmo tempo que detectavam remotamente as emissões aurorais associadas para desvendar os processos misteriosos que criam as luzes cintilantes.

As luas mais massivas de Júpiter criam cada uma as suas próprias auroras nos polos norte e sul de Júpiter. Tal como na Terra, Júpiter produz luz auroral ao redor das regiões polares à medida que partículas da sua magnetosfera massiva interagem com as moléculas da atmosfera joviana. No entanto, as auroras de Júpiter são significativamente mais intensas que as da Terra e, ao contrário da Terra, as maiores luas de Júpiter também criam manchas aurorais. 

A missão Juno está orbitando Júpiter numa órbita polar e voou através do "cordão" de elétrons que liga Ganimedes à sua pegada auroral associada. Ganimedes é a única lua no nosso Sistema Solar que tem o seu próprio campo magnético. A sua mini-magnetosfera interage com a magnetosfera massiva de Júpiter, criando ondas que aceleram os elétrons ao longo das linhas do campo magnético do gigante gasoso, que podem ser medidas diretamente pela Juno. 

Dois instrumentos da Juno, o JADE (Jovian Auroral Distributions Experiment) e o UVS (Ultraviolet Spectrometer), forneceram dados chave para este estudo, que também foi apoiado pelo sensor de campo magnético da Juno construído no Goddard Space Flight Center da NASA. O JADE mediu os elétrons que viajavam ao longo das linhas do campo magnético, enquanto o UVS fotografava a mancha da pegada auroral relacionada.

Desta forma, a Juno é capaz de medir a "chuva" de elétrons e observar imediatamente a luz UV que cria quando embate em Júpiter. As medições anteriores da Juno mostraram que grandes perturbações magnéticas acompanhavam os feixes de elétrons causando a pegada auroral. No entanto, desta vez, a Juno não observou perturbações semelhantes com o feixe de elétrons.

A relação entre Júpiter e Ganimedes será mais explorada pela missão alargada da Juno, bem como pela futura missão JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da ESA. E o SwRI está construindo a próxima geração do instrumento UVS para a missão.

Um artigo foi publicado no periódico Geophysical Research Letters. 

Fonte: Southwest Research Institute

Os gigantescos vulcões de gelo de Plutão

Os cientistas da missão New Horizons da NASA determinaram que múltiplos episódios de criovulcanismo podem ter criado alguns tipos de estruturas à superfície de Plutão, nunca vistas em nenhum outro lugar do Sistema Solar.

© NASA/JHUAPL/SwRI (região próxima à Sputnik Planitia em Plutão)

O material expulso de baixo da superfície deste distante planeta anão gelado poderia ter criado uma região de grandes cúpulas e elevações ladeadas por colinas, montes e depressões. 

A New Horizons foi a missão da NASA que fez a primeira exploração de Plutão e do seu sistema de cinco luas.

Em vez de erosão ou outros processos geológicos, a atividade criovulcânica parece ter extrudido grandes quantidades de material para o exterior de Plutão e ter ressurgido toda uma região do hemisfério que a New Horizons viu de perto.

A equipe de cientistas analisou a geomorfologia e composição de uma área localizada a sudoeste do brilhante e gelado "coração" de Plutão, Sputnik Planitia. A região criovulcânica contém várias grandes cúpulas, que vão de 1 a 7 quilômetros de altura e 30 a 100 ou mais quilômetros de largura, que por vezes se fundem para formar estruturas mais complexas. Colinas irregulares interligadas, montes e depressões cobrem os lados e os topos de muitas das estruturas maiores. Nesta área existem poucas ou nenhumas crateras, o que indica que é geologicamente jovem. As maiores estruturas da região rivalizam com o vulcão Mauna Loa no Havaí. 

Mesmo com a adição de amoníaco e outros componentes semelhantes a anticongelantes para baixar a temperatura de fusão da água gelada, um processo semelhante à forma como o sal inibe a formação de gelo nas ruas e estradas, as temperaturas extremamente baixas e as pressões atmosféricas em Plutão congelam rapidamente a água líquida à sua superfície. 

Uma vez que se trata de terrenos geológicos jovens e que foram necessárias grandes quantidades de material para os criar, é possível que a estrutura interior de Plutão tenha retido calor num passado relativamente recente, permitindo que materiais ricos em água fossem depositados à superfície. 

Os fluxos criovulcânicos capazes de criar as grandes estruturas poderiam ter ocorrido se o material tivesse uma consistência semelhante à da pasta de dentes, se se comportasse de certa forma como os glaciares sólidos de gelo na Terra ou se tivesse uma concha ou calota com material ainda capaz de fluir por baixo. 

De acordo com a equipe, outros processos geológicos, considerados capazes de criar as características, são improváveis. Por exemplo, a área tem variações significativas nos altos e baixos do terreno que não poderiam ter sido criados através da erosão. Não foram vistas evidências de erosão glaciar extensa ou de sublimação no terreno úmido que rodeia as maiores estruturas.

Imagens obtidas em 2015 pela sonda New Horizons revelaram diversas características geológicas que povoam Plutão, incluindo montanhas, vales, planícies e glaciares. Foram particularmente intrigantes porque esperava-se que as temperaturas geladas à distância de Plutão produzissem um mundo gelado e geologicamente inativo.

Este trabalho recentemente publicado é um verdadeiro marco, mostrando mais uma vez a personalidade geológica de Plutão, e como tem sido incrivelmente ativo durante longos períodos.

Um artigo foi publicado na revista Nature Communications.

Fonte: Southwest Research Institute

Evidências de atmosfera de vapor de água persistente em Europa

Observações pelo telescópio espacial Hubble revelaram recentemente vapor de água na atmosfera de Ganimedes, uma das luas de Júpiter.

© Hubble (Júpiter e a lua Europa)

Uma nova análise de imagens e espectros de arquivo revelou agora que o vapor de água também está presente na atmosfera da lua gelada de Júpiter, Europa.

A análise descobriu que uma atmosfera de vapor de água está presente apenas num hemisfério da lua. Este resultado melhora a nossa compreensão da estrutura atmosférica das luas geladas e ajuda a estabelecer as bases para as próximas missões científicas que irão explorar as luas geladas de Júpiter.

Europa, uma das 79 luas de Júpiter, é a sexta lua mais próxima de Júpiter e a sexta maior lua do Sistema Solar. É um globo de gelo maior do que o planeta anão Plutão, com uma superfície lisa marcada por fissuras e fendas. A superfície da lua é um ambiente desolado com uma temperatura média de -170 ºC e apenas uma atmosfera tênue. No entanto, os astrônomos suspeitam que Europa abriga um vasto oceano sob a sua superfície gelada.

Agora, pela primeira vez, foram descobertas evidências de vapor de água persistente na atmosfera de Europa. Usando uma técnica que recentemente resultou na descoberta de vapor de água na atmosfera da lua de Júpiter, Ganimedes, um astrônomo encontrou evidências de vapor de água no hemisfério que está sempre oposto à direção do seu movimento orbital. A distribuição assimétrica do vapor de água foi prevista por estudos anteriores com base em simulações de computador, mas não tinha sido detectada previamente por observações.

A detecção de uma abundância estável de água em Europa é surpreendente porque as temperaturas à superfície são muito baixas. Para fazer esta descoberta, foram analisados dados de arquivo do Hubble, com observações no ultravioleta de Europa de 1999, 2012, 2014 e 2015, enquanto a lua estava em várias posições orbitais. Todas estas observações foram feitas com um dos instrumentos mais versáteis do Hubble, o STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph).

Estas observações no ultravioleta pelo STIS permitiram a determinação da abundância de oxigênio, um dos constituintes da água, na atmosfera de Europa e, através da análise da densidade da emissão em diferentes comprimentos de onda, foi possível inferir a presença de vapor de água.

Observações anteriores de vapor de água em Europa foram associadas a plumas transitórias entrando em erupção através do gelo, análogas aos geysers aqui na Terra, mas com mais de 100 quilômetros de altura. Os fenômenos vistos nestes estudos das plumas eram aparentemente inomogeneidades transitórias ou bolhas na atmosfera. No entanto, os novos resultados mostram que estão presentes quantidades semelhantes de vapor de água, espalhadas por uma área maior em observações que vão de 1999 a 2015. Isto sugere a presença a longo prazo de uma atmosfera de vapor de água no hemisfério que está sempre escondido de Júpiter.

Apesar da presença de vapor de água neste hemisfério de Europa, não há indícios de água no hemisfério virado sempre para Júpiter. Os cientistas que trabalham para compreender estas luas geladas poderão em breve beneficiar de um olhar mais de perto. A missão JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da ESA está sendo preparada para explorar Ganimedes, Calisto e Europa, as três maiores luas geladas de Júpiter. A JUICE é a primeira missão do programa Cosmic Vision da ESA e tem lançamento previsto para 2022, chegando a Júpiter em 2031.

A sonda vai transportar um conjunto avançado de instrumentos, a carga útil de sensoriamento remoto mais poderosa já transportada para o Sistema Solar exterior, e vai passar pelo menos três anos fazendo observações detalhadas do sistema joviano. Europa também será visitada por uma missão da NASA, Europa Clipper, que investigará a sua habitabilidade, bem como selecionará um local de pouso para uma missão futura.

Esta descoberta e as informações das próximas missões, como a JUICE, vão melhorar a nossa compreensão de ambientes potencialmente habitáveis no Sistema Solar. Compreender a formação e a evolução de Júpiter e das suas luas também ajuda os astrônomos a obter informações sobre exoplanetas semelhantes a Júpiter em torno de outras estrelas.

Fonte: ESA

Alguns dos maiores asteroides do Sistema Solar

Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO no Chile, os astrônomos obtiveram imagens de 42 dos maiores objetos do cinturão de asteroides, situado entre as órbitas de Marte e Júpiter.

© ESO/M. Kornmesser (42 asteroides do Sistema Solar e suas órbitas)

Nunca antes um grupo tão grande de asteroides foi fotografado de forma tão nítida. As observações revelam uma grande variedade de formas peculiares, desde esféricas ao "osso de cachorro", e estão ajudando os astrônomos a rastrear as origens dos asteroides em nosso Sistema Solar.

As imagens detalhadas destes 42 objetos são um grande passo à frente na exploração dos asteroides, possível graças aos telescópios terrestres, e contribuem para responder à "questão fundamental sobre a vida, o Universo e tudo mais". No "Guia do Mochileiro das Galáxias”, de Douglas Adams, o número 42 é a resposta à “questão fundamental sobre a vida, o Universo e tudo mais.” Hoje, 12 de outubro de 2021 celebra-se o 42º aniversário da publicação deste livro.

Apenas três grandes asteroides do cinturão principal, Ceres, Vesta e Lutetia, foram fotografados com um alto nível de detalhe até agora, visto que foram visitados pelas missões espaciais Dawn e Rosetta da NASA e da ESA, respectivamente. 

O anteriormente pequeno número de observações detalhadas de asteroides implicava que, até agora, muitas características cruciais, tais como a forma tridimensional ou a densidade, permaneciam essencialmente desconhecidas. 

A maior parte dos 42 objetos desta amostra tem uma dimensão superior a 100 km; em particular, a equipe obteve imagens de praticamente todos os asteroides do cinturão maiores que 200 km, ou seja, 20 dos 23. Os dois maiores objetos observados foram Ceres e Vesta, com cerca de 940 e 520 km de diâmetro, respectivamente, enquanto os menores foram Urânia e Ausonia, ambos com apenas 90 km.

Ao reconstruir as formas dos objetos, notou-se que os asteroides observados estão essencialmente divididos em duas famílias. Alguns são quase perfeitamente esféricos, tais como Hígia e Ceres, enquanto outros têm formas “alongadas” mais peculiares, sendo Cleópatra a rainha incontestável deste subgrupo com a sua forma em “osso de cachorro”. 

Ao combinar as formas dos asteroides com informação sobre as suas massas, a descobriu-se que as densidades mudam significativamente ao longo da amostra. Os quatro asteroides menos densos, que incluem Lamberta e Sílvia, têm densidades de cerca de 1,3 gramas por centímetro cúbico, aproximadamente a densidade do carvão. Os mais densos, Psique e Calíope, têm densidades de 3,9 e 4,4 g/cm³, respectivamente, mais elevadas que a densidade do diamante (3,5 g/cm³). A grande diferença em densidades sugere que a composição dos asteroides varia significativamente, dando aos astrônomos pistas importantes sobre as suas origens.

As observações apoiam fortemente uma migração substancial destes corpos depois da sua formação. Em suma, uma tal variedade nas suas composições apenas pode ser compreendida se os corpos tiverem tido origem em regiões distintas do Sistema Solar. Em particular, os resultados apoiam a teoria de que os asteroides menos densos se formaram nas regiões remotas do Sistema Solar, além da órbita de Netuno, tendo migrado posteriormente para a sua posição atual.

Estes resultados foram possíveis graças à sensibilidade do instrumento SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) montado no VLT. As imagens serão muito mais detalhadas de mais asteroides com o futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, atualmente em construção no Chile e que deverá começar suas operações no final desta década. As observações do ELT de asteroides do cinturão principal permitirão estudar objetos com diâmetros de 35 a 80 quilômetros, dependendo de sua localização no cinturão, e crateras com tamanho de aproximadamente 10 a 25 quilômetros. 

Esta pesquisa foi apresentada em um artigo publicado na revista Astronomy & Astrophysics.

Fonte: ESO

Os ventos na Grande Mancha Vermelha de Júpiter estão acelerando

Os ventos na "faixa" mais externa da Grande Mancha Vermelha de Júpiter estão acelerando; uma descoberta apenas possível graças ao telescópio espacial Hubble, que monitora o planeta há mais de uma década.

© ESA (Júpiter)

Foi descoberto que a velocidade média do vento dentro da orla da tempestade, conhecida como anel de alta velocidade, aumentou até 8% de 2009 a 2020. Em contraste, os ventos perto da região mais interna da mancha vermelha movem-se significativamente mais devagar. 

As nuvens escarlates da enorme tempestade giram no sentido oposto ao dos ponteiros do relógio, a velocidades que excedem 643 km/h, e o vórtice é maior do que a própria Terra. A mancha vermelha é lendária em parte porque os humanos a observam, no mínimo, há mais de 150 anos.

A mudança nas velocidades do vento medidas com o Hubble totaliza menos de 2,6 km/h por cada ano terrestre. As características menores que o Hubble consegue revelar na tempestade têm apenas quase 170 km de diâmetro.

Foi descoberto que a velocidade média do vento na Grande Mancha Vermelha aumentou ligeiramente ao longo da última década. A análise do mapa de vento bidimensional encontrou mudanças abruptas em 2017, quando houve uma grande tempestade convectiva nas proximidades.

Para melhor analisar a abundância de dados do Hubble, foi elaborada uma nova abordagem na sua análise de dados. Foi aplicado um software para rastrear dezenas a centenas de milhares de vetores de vento (direções e velocidades) de cada vez que Júpiter era observado pelo Hubble. 

O que é que significa este aumento de velocidade? Isto é difícil de diagnosticar, dado que o Hubble não consegue ver muito bem a base da tempestade. Qualquer coisa abaixo do topo das nuvens é invisível nos dados. Mas é um dado interessante que pode ajudar a entender o que está abastecendo a Grande Mancha Vermelha e como está mantendo a energia.

Ainda há muito trabalho a ser feito para a entender totalmente. A astronomia dedica-se ao estudo continuado das tempestades do maior planeta do Sistema Solar desde a década de 1870. A Grande Mancha Vermelha é uma ressurgência de material do interior de Júpiter. Vista de lado, as nuvens mais altas no centro estão caindo em cascata para as suas camadas na orla. 

Nas observações que abrangem mais de um século, os astrônomos notaram que está diminuindo de tamanho e se tornando mais circular do que oval. O diâmetro atual totaliza 16.000 km, o que significa que a Terra ainda consegue caber dentro dela.

Além de observar esta lendária tempestade de longa duração, os pesquisadores observaram tempestades em outros planetas, incluindo Netuno, onde tendem a percorrer a atmosfera do planeta e a desaparecer em apenas alguns anos. 

Pesquisas como esta ajudam os cientistas não apenas a aprender mais sobre os planetas individuais, mas também a tirar conclusões sobre a física subjacente que conduz e mantém as tempestades dos planetas. A maioria dos dados que apoiam esta pesquisa veio do programa OPAL (Outer Planets Atmospheres Legacy) do Hubble, que fornece visualizações globais anuais dos planetas exteriores e que permitem aos astrônomos procurar mudanças nas tempestades, ventos e nuvens.

Um artigo foi publicado no periódico Geophysical Research Letters.

Fonte: ESA

As auroras de Júpiter provocam ondas de calor

Por 50 anos, os pesquisadores lutaram para explicar um dos mistérios duradouros de Júpiter: por que sua atmosfera superior é tão quente?

© J. O'Donoghue (ilustração da aurora de Júpiter)

Com base na intensidade da luz solar que Júpiter recebe, seu alcance máximo deve ser de −73 ºC. Em vez disso, ele é cerca de 426 ºC. Uma hipótese sustentava que Júpiter de alguma forma gera calor de baixo, talvez de tempestades em sua atmosfera. Ou, suas entranhas ainda poderiam estar gravitacionalmente assentando e liberando calor.

Mas o principal suspeito são as auroras de Júpiter, que são produzidas quando o campo magnético do planeta captura partículas carregadas e as canaliza para seus polos. Quando estas partículas se chocam com as moléculas atmosféricas, elas fazem com que brilhem, e injetam uma quantidade enorme de energia nos polos no processo. Embora, em princípio, isto pudesse aquecer todo o planeta, os modelos atmosféricos previram que os fortes ventos do planeta prendem o calor nos polos e evitam que ele se espalhe para latitudes mais baixas.

Mas um estudo sugere que nestes modelos podem estar faltando alguma coisa. Uma equipe internacional de pesquisadores usou o Observatório Keck, no Havaí, para medir a emissão infravermelha de moléculas de hidrogênio na atmosfera de Júpiter, produzindo um mapa de temperatura de alta resolução do planeta. 

A análise revelou que as regiões polares diretamente sob as auroras eram cerca de 400 ºC mais quentes do que climas equatoriais, evidência clara da capacidade das auroras de aquecer os polos. E na segunda noite de observações (25 de janeiro de 2017, cerca de nove meses após a primeira), foram também encontradas evidências de que este calor pode se espalhar para outro lugar: 

Uma faixa quente apareceu ao sul da auroral principal, 200 ºC mais quente do que seus arredores e envolvendo a metade do planeta. A equipe argumenta que se trata de uma onda de calor viajando dos polos em direção ao equador. Reforçando seu caso, nota-se que a onda ocorreu em um momento em que o vento solar seria relativamente forte em Júpiter, o que teria desencadeado um aquecimento auroral mais intenso.

A equipe acredita que este evento mostra que as auroras são provavelmente responsáveis ​​pela maior parte do excesso de calor de Júpiter, embora exatamente como a atmosfera de Júpiter consegue fazer circular este calor ainda não está claro.

O estudo foi publicado na revista Nature.

Fonte: Astronomy

Uma falha no campo magnético da Terra

Quando naves espaciais como as da empresa norte-americana SpaceX começarem a levar turistas para passeios na órbita da Terra, será necessário ficar mais atento e desligar alguns aparelhos ao passar sobre a América do Sul e o sul do oceano Atlântico.

© ESA (anomalia magnética na Terra)

Na imagem o azul mais escuro corresponde a área de menor intensidade do campo magnético.

Sobre essa região encontra-se uma área com campo magnético mais fraco, a Anomalia Magnética do Atlântico Sul (Amas), com menor poder de filtrar a radiação solar e as partículas do espaço. De acordo com estudos recentes, a Amas não para de se mover, podendo desaparecer de um lugar e reaparecer em outro. 

O campo magnético é o resultado do movimento do ferro líquido que envolve o núcleo interno do planeta, formado de ferro sólido. Ao girar a uma velocidade maior que a superfície, o ferro líquido produz um campo magnético com dois polos magnéticos opostos, próximos aos polos Norte e Sul geográficos. Sua intensidade na superfície do planeta é menor que a de um ímã de prender papel na porta da geladeira e diminui ainda mais no topo da atmosfera. Mesmo assim, funciona como um escudo de partículas cósmicas. 

Uma peculiaridade do campo magnético são as irregularidades ou anomalias, como a Amas. Dados históricos dos navegantes, que registravam a direção do campo magnético com bússolas, indicam que a Amas já existia na África do Sul no século XVI, com uma área bem menor, menos de um décimo da atual. Ela cruzou o oceano Atlântico a uma velocidade de cerca de 20 quilômetros por ano, aumentou em tamanho e diminuiu em intensidade. No entanto, pesquisadores brasileiros e franceses mostraram que o comportamento da Amas é diferente do que se imaginava.

“A Amas não se move em linha reta e velocidade constante quando vaga rumo a oeste, como previsto em modelos anteriores”, conta o geofísico Ricardo Trindade, da Universidade de São Paulo (USP), um dos autores de um estudo publicado na Earth, Planets and Space em fevereiro. “Há cerca de 80 anos, a Amas se dirigiu rapidamente para o sul e décadas depois foi para leste, antes de retomar o movimento para oeste.” 

O trabalho, baseado em dados de observatórios terrestres e de satélites, analisou a trajetória da Amas de 1840 a 2020, quando já cobria parte da América do Sul. Os pesquisadores brasileiros, trabalhando com colegas da Universidade de Nantes, na França, detectaram as variações de trajetória ao considerar o enfraquecimento do campo magnético da Terra, hoje 10% menos intenso do que quando foi medido com precisão pela primeira vez, em 1839, pelo matemático e físico alemão Carl Friedrich Gauss (1777-1855). Segundo Trindade, medir a Amas sem levar em consideração essa queda geral do campo magnético distorce as medidas, “como a profundidade do mar parece ser maior se for medida apenas a partir da maré alta”. 

A Amas, como todo o campo magnético da Terra, está hoje em sua fase mais fraca dos últimos cinco séculos. Teoricamente, a essa redução se seguiria uma inversão total dos polos magnéticos da Terra em centenas ou alguns milhares de anos, o que poderia provocar uma catástrofe climática e ambiental, como deve ter ocorrido há 780 mil anos. No entanto, analisando o registro magnético de estalagmites da caverna do Pau d’Alho, no município de Rosário do Oeste, em Mato Grosso, a equipe franco-brasileira mostrou que a Amas já passou por períodos de intensidade mínima em torno dos anos 850 e 1450, sem que os polos se invertessem. Depois disso, teria desaparecido sobre a América Latina e uma nova anomalia teria nascido próxima à África. Essa transição estaria acontecendo nesse momento: uma nova e pequena Amas já desponta no oceano Atlântico perto da África do Sul. Se a previsão estiver correta, a Amas atual, que cobre o Brasil, deve desaparecer, em data incerta, e o campo magnético da Terra deve ficar mais intenso, adiando a inversão dos polos. 

“As transformações abruptas na Amas observadas no Brasil, com queda na intensidade magnética, aconteceram cerca de 200 anos antes na África”, diz o geofísico Gelvam Hartmann, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), um dos autores de um artigo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences em dezembro de 2018. “Esse é o tempo, em média, que a Amas leva para se deslocar da África até a América do Sul.” A equipe chegou a essa conclusão comparando os dados da caverna com registros da África do Sul obtidos por outros grupos de pesquisa. 

Durante a formação das estalagmites – rochas que crescem do chão em direção ao teto, com acúmulo principalmente de calcário –, partículas de argila do solo, com minerais ferrosos como a magnetita, são carregadas pela chuva para dentro das cavernas. O calcário solidifica e a magnetita, como a agulha de uma bússola, se alinha ao campo magnético da Terra. Segundo Hartmann, as formações rochosas do interior das cavernas são ótimas para esse tipo de estudo por se formarem “em um ambiente livre de perturbações mecânicas que possam influenciar no registro magnético pelas magnetitas”.

A anomalia nascente perto da África surgiu nos últimos 15 anos, longe do centro da Amas, atualmente sobre o Paraguai. “Essa região está se expandindo e começando uma nova fase da anomalia”, explica o geofísico Filipe Terra-Nova, da USP. A conclusão reforça a hipótese de que as Amas se sucedem e, portanto, a reversão de polos estaria distante.

Um estudo internacional publicado na revista Science em fevereiro ilustra o impacto da movimentação dos polos magnéticos da Terra. Há cerca de 42 mil anos, após uma inversão, os polos não se estabilizaram e voltaram para a posição original. “O campo magnético quase desapareceu, deixando o planeta exposto a todo tipo de partículas de alta energia do espaço”, disse o geólogo Chris Turney, da University of New South Wales, em Sydney, Austrália. “Certamente, foi um período assustador, que lembrava o final dos tempos.” As intensas mudanças climáticas e ambientais podem até ter contribuído para a extinção de um tipo de hominídeo, os neandertais.

O telescópio espacial Hubble é desligado propositadamente sempre que passa pela Amas. As paredes da Estação Espacial Internacional (EEI) são feitas de materiais que reduzem a exposição dos astronautas aos raios cósmicos, principalmente quando passam por essa região.

“Os aviões comerciais, que voam a cerca de 12 km de altitude, podem sofrer impacto dos raios cósmicos”, comenta o físico Maurício Tizziani Pazianotto, do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Em 2008, um Airbus A3300 que ia de Singapura para a Austrália baixou o nariz duas vezes na mesma viagem sem nenhuma ordem dos pilotos. Alguns passageiros se feriram. “A causa do acidente não foi descoberta, mas um dos fatores que não foi descartado foi a radiação cósmica”, diz.

Em um estudo publicado na revista IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems em abril de 2020, ele mostrou que a probabilidade de interferência dos raios cósmicos varia de acordo com o local e a posição do aparelho no avião. Segundo ele, em alguns casos bastaria mudar a posição do equipamento – horizontal ou vertical – para reduzir a probabilidade de falhas.

Fontes: Pesquisa FAPESP e ESA

Formação estelar próxima fornece pistas sobre o Sistema Solar

Uma região de formação estelar na direção da constelação de Ofiúco está fornecendo novas informações sobre as condições em que o nosso próprio Sistema Solar nasceu.

© Nature/J. Forbes (região de formação estelar na constelação de Ofiúco)

A imagem do topo (a) mostra a distribuição de alumínio-26 em vermelho, traçada por emissões de raios gama. A caixa central representa a área coberta na imagem em baixo e à esquerda (b), que mostra a distribuição de protoestrelas nas nuvens de Ofiúco como pontos vermelhos. A área na caixa pode ser vista em baixo à direita (c), uma composição profunda no infravermelho próximo da nuvem L1688, contendo núcleos pré-estelares densos com discos e protoestrelas.

Em particular, um novo estudo do complexo de formação estelar de Ofiúco mostra como o nosso Sistema Solar pode ter sido enriquecido com elementos radioativos de vida curta. 

A evidência deste enriquecimento existe desde a década de 1970, quando cientistas que estudavam certas inclusões minerais em meteoritos concluíram que eram remanescentes prístinos do Sistema Solar jovem e continham os produtos de decaimento de radionuclídeos de vida curta. Estes elementos radioativos podem ter sido lançados para o Sistema Solar nascente por uma explosão estelar (uma supernova) ou pelos fortes ventos estelares de um tipo de estrela massiva conhecida como estrela Wolf-Rayet. 

Os autores do novo estudo usaram observações em vários comprimentos de onda da região de formação estelar de Ofiúco, incluindo novos e espetaculares dados infravermelhos, para revelar as interações entre as nuvens de gás, formadoras de estrelas, e os isótopos radioativos produzidos nas proximidades de um jovem aglomerado estelar. Os seus achados indicam que as supernovas no aglomerado estelar são a fonte mais provável de radionuclídeos de vida curta nas nuvens de formação estelar. 

O nosso Sistema Solar foi provavelmente formado numa nuvem molecular gigante juntamente com um jovem aglomerado estelar, e um ou mais eventos de supernova de algumas estrelas massivas contaminaram o gás que se transformou no Sol e no seu sistema planetário. Embora este cenário tenha sido sugerido no passado, a força deste estudo está em usar observações de vários comprimentos de onda e uma análise estatística sofisticada para deduzir uma medição quantitativa da probabilidade do modelo.

Os dados de telescópios espaciais de raios gama permitem a detecção do isótopo radioativo alumínio-26. O complexo de nuvens de Ofiúco contém muitos núcleos protoestelares densos em vários estágios de formação e o desenvolvimento de discos protoplanetários, representando os primeiros estágios na formação de um sistema planetário. Ao combinar dados que vão desde os comprimentos de onda milimétricos até aos raios gama, os pesquisadores foram capazes de visualizar um fluxo de alumínio-26 do aglomerado de estrelas próximo em direção à região de formação estelar de Ofiúco.

Os astrônomos notaram que o processo de enriquecimento em Ofiúco é consistente com o que aconteceu durante a formação do Sistema Solar há 5 bilhões de anos. Os pesquisadores desenvolveram um modelo que tem contém cada estrela massiva que pode ter existido nesta região, incluindo a sua massa, idade e probabilidade de explodir como supernova, e incorpora os rendimentos potenciais de alumínio-26 a partir de ventos estelares e supernovas. O modelo permitiu determinar as probabilidades de diferentes cenários para a produção do alumínio-26 observado hoje.

Os novos achados também mostram que a quantidade de radionuclídeos de vida curta incorporados em sistemas estelares recém-formados pode variar amplamente. Muitos novos sistemas estelares nascerão com abundâncias de alumínio-26 em linha com o nosso Sistema Solar, mas a variação é enorme, várias ordens de magnitude. Isto é importante para a evolução inicial dos sistemas planetários, uma vez que o alumínio-26 é a principal fonte de aquecimento inicial. Mais alumínio-26 provavelmente significa planetas mais secos.

Os dados infravermelhos, que permitiram à equipe observar através de nuvens poeirentas o núcleo do complexo de formação estelar, foram obtidos como parte do levantamento VISION do ESO de berçários estelares próximos usando o telescópio VISTA no Chile.

O novo estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: University of California

Evidências de vapor de água na lua Ganimedes

Os astrônomos usaram conjuntos de dados de arquivo do telescópio espacial Hubble para revelar as primeiras evidências de vapor de água na atmosfera da lua de Júpiter, Ganimedes, o resultado do escape térmico de vapor de água da superfície gelada da lua.

© Juno (Ganimedes)

A lua Ganimedes, é a maior do planeta Júpiter e o nono maior objeto do Sistema Solar. Pode conter mais água do que todos os oceanos da Terra, mas as temperaturas lá são tão frias que a água à superfície congela e o oceano fica a cerca de 160 quilômetros abaixo da crosta. No entanto, onde há água pode haver vida como a conhecemos. Identificar água líquida em outros mundos é crucial na busca por planetas habitáveis além da Terra. E agora, pela primeira vez, foram encontradas evidências de uma atmosfera de água sublimada na lua gelada Ganimedes. 

Em 1998, o instrumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) do Hubble tirou as primeiras fotos ultravioleta (UV) de Ganimedes, que revelaram um padrão particular nas emissões observadas da atmosfera da lua. Ganimedes exibe bandas aurorais que são um tanto ou quanto semelhantes às observadas na Terra e em outros planetas com campos magnéticos. 

Estas imagens foram evidências ilustrativas de que Ganimedes tem um campo magnético permanente. As semelhanças entre as duas observações ultravioleta foram explicadas pela presença do oxigênio molecular, O2. As diferenças eram explicadas à época pela presença de oxigênio atômico, O, que produz um sinal que afeta uma cor UV mais do que outra. 

Como parte de um grande programa de observação para apoiar a missão Juno da NASA em 2018, Lorenz Roth, do Instituto Real de Tecnologia, em Estocolmo, Suécia, liderou uma equipe que se propôs a capturar espectros UV de Ganimedes com o COS (Cosmic Origins Spectrograph) do Hubble a fim de medir a quantidade de oxigênio atômico. Realizaram uma análise combinada de novos espectros obtidos em 2018 com o COS e imagens de arquivo do instrumento STIS de 1998 e 2010. Para sua surpresa, e em contraste com as interpretações originais dos dados de 1998, descobriram que quase não havia oxigênio atômico na atmosfera de Ganimedes. Isto significa que deve haver outra explicação para as diferenças aparentes entre as imagens UV das auroras.

A explicação foi então descoberta na distribuição relativa das auroras nas duas imagens. A temperatura da superfície de Ganimedes varia fortemente ao longo do dia e, por volta do meio-dia, perto do equador, pode tornar-se suficientemente quente para que a superfície gelada libere algumas pequenas quantidades de moléculas de água. Realmente, as diferenças percebidas entre as imagens UV estão diretamente correlacionadas com o local onde a água seria esperada na atmosfera da lua.

Esta descoberta acrescenta antecipação à próxima missão JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) da ESA, a primeira grande missão do programa Cosmic Vision da ESA. Com lançamento planejado para 2022 e chegada a Júpiter em 2029, passará pelo menos três anos fazendo observações detalhadas de Júpiter e de três das suas maiores luas, com ênfase particular em Ganimedes como corpo planetário e potencial mundo habitável.

Ganimedes foi identificado para investigação mais detalhada porque fornece um laboratório natural para a análise da natureza, evolução e potencial habitabilidade de mundos gelados em geral e devido ao papel que desempenha dentro do sistema de satélites galileanos e às suas interações magnéticas e de plasma com Júpiter e o seu ambiente.

Compreender o sistema joviano e desvendar a sua história, desde a sua origem até ao possível aparecimento de ambientes habitáveis, vai proporcionar-nos uma melhor compreensão de como os planetas gigantes e os seus satélites se formam e evoluem. Além disso, espera-se que sejam encontradas novas informações sobre o potencial para o aparecimento de vida em sistemas exoplanetários semelhantes a Júpiter.

Um artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: ESA

Resolvido mistério da aurora de raios X de Júpiter

Astrônomos resolveram um mistério de décadas de como Júpiter produz um surto espetacular de raios X a cada poucos minutos.

© Hubble/Chandra (auroras em Júpiter)

Os raios X fazem parte da aurora de Júpiter, surtos de luz visível e invisível que ocorrem quando partículas carregadas interagem com a atmosfera do planeta. Um fenômeno semelhante ocorre na Terra, criando a aurora boreal, mas a de Júpiter é muito mais poderosa, liberando centenas de gigawatts de energia, o suficiente para alimentar brevemente toda a civilização humana.

Num novo estudo, pesquisadores combinaram observações íntimas do ambiente de Júpiter pelo satélite Juno da NASA, que atualmente orbita o planeta, com medições simultâneas de raios X do observatório XMM-Newton da ESA (que está em órbita da Terra). 

A equipe, liderada pela University College London (UCL) e pela Academia Chinesa de Ciências, descobriu que os surtos de raios X foram desencadeados por vibrações periódicas das linhas do campo magnético de Júpiter. Estas vibrações criam ondas de plasma (gás ionizado) que enviam partículas pesadas de íons "surfando" ao longo das linhas do campo magnético até que chocam com a atmosfera do planeta, liberando energia na forma de raios X. 

As auroras de raios X ocorrem nos polos norte e sul de Júpiter, muitas vezes com a regularidade de um relógio; durante esta observação Júpiter produzia surtos de raios X a cada 27 minutos. 

As partículas iônicas carregadas que atingem a atmosfera têm origem no gás vulcânico que é expelido para o espaço através de vulcões gigantes na lua de Júpiter, Io. Este gás torna-se ionizado devido a colisões no ambiente imediato de Júpiter, formando um toroide de plasma que rodeia o planeta. 

Provavelmente ocorrem processos semelhantes em Saturno, Urano, Netuno e em exoplanetas, com diferentes tipos de partículas carregadas. Os raios X são normalmente produzidos por fenômenos extremamente poderosos e violentos, como buracos negros e estrelas de nêutrons, de modo que parece estranho que meros planetas os produzam também. Com a chegada do satélite Juno à órbita de Júpiter, os astrônomos têm agora uma oportunidade fantástica de estudar de perto um ambiente que produz raios X.

© Juno/Chandra (aurora no polo sul de Júpiter)

Os pesquisadores analisaram observações de Júpiter e do seu ambiente circundante realizadas continuamente ao longo de um período de 26 horas pelos satélites Juno e XMM-Newton. Encontraram uma correlação clara entre as ondas no plasma detectado pela Juno e as erupções aurorais de raios X no polo norte de Júpiter registadas pelo XMM-Newton. Então usaram modelagem de computador para confirmar que as ondas iriam conduzir as partículas em direção à atmosfera de Júpiter.

Ainda não está claro porque é que as linhas do campo magnético vibram periodicamente, mas a vibração pode resultar de interações com o vento solar ou de fluxos de plasma de alta velocidade dentro da magnetosfera de Júpiter. O campo magnético de Júpiter é extremamente forte, cerca de 20.000 vezes mais forte do que o da Terra. Portanto, a sua magnetosfera, a área controlada por este campo magnético, é extremamente grande. Se fosse visível no céu noturno, cobriria uma região com várias vezes o tamanho da nossa Lua.

O novo estudo foi publicado na revista Science Advances.

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Descoberta nova lua de Júpiter

Um astrônomo amador descobriu uma lua nova de Júpiter.

© NASA (Júpiter e uma das 80 luas)

Embora ainda não tenha recebido a designação oficial, elevaria a contagem de satélites Jupiterianos para 80. O astrônomo amador que no ano passado recuperou quatro luas Jovianas perdidas se tornou o primeiro amador a descobrir uma lua até então desconhecida.

Kai Ly relatou a descoberta à Lista de Discussão do Planeta Minor em 30 de junho e a enviou para publicação para Minor Planet Electronic Circular. A busca de Ly foi um desdobramento de sua identificação anterior de imagens de pré-recuperação de luas Jovianas recentemente descobertas, incluindo Valetudo, Ersa e Pandia, enquanto examinava dados obtidos em 2003 com o Telescópio Canadá-França-Havaí (CFHT) de 3,6 metros. 

David Jewitt e Scott Sheppard (Universidade do Havaí) lideraram um grupo que usou estas imagens para descobrir 23 novas luas. As imagens permanecem disponíveis online, e Ly pensou que mais luas desconhecidas podem estar escondidas no conjunto de dados de 2003. Depois de planejar sua busca em maio, Ly no início de junho começou a examinar imagens tiradas em fevereiro de 2003, quando Júpiter estava em oposição e suas luas eram mais brilhantes. Eles examinaram três imagens de pesquisa cobrindo a mesma região do céu em momentos diferentes na noite de 24 de fevereiro e encontraram três luas potenciais movendo-se entre 13 e 21 segundos de arco por hora durante a noite. Ly não conseguiu recuperar duas das luas potenciais em outras noites, mas encontrou a terceira, temporariamente designada EJc0061, em observações de pesquisa em 25 a 27 de fevereiro e em imagens tiradas com o telescópio Subaru em 5 e 6 de fevereiro. Ly, portanto, tinha informações suficientes para traçar a órbita da lua em imagens de 12 de março a 30 de abril. 

Eles encontraram a lua perto de sua posição prevista em imagens posteriores do Observatório Interamericano Subaru, CFHT e Cerro Tololo tiradas até o início de 2018. A lua fraca varia de magnitude 23,2 a 23,5. 

O resultado final foi realizado com 76 observações ao longo de 15,26 anos (5.574 dias), o suficiente para Ly considerar sua órbita bem protegida por décadas. Os dados rastreiam a lua - provisoriamente designada S/2003J24 com publicação pendente, através de quase oito órbitas de 1,9 anos de Júpiter, mais do que o suficiente para mostrar que é uma lua.

Ela é apenas um membro típico do grupo retrógrado Carme. Este grupo inclui 22 outras pequenas luas orbitando Júpiter na direção oposta de sua rotação, com períodos de cerca de dois anos. Suas órbitas são semelhantes o suficiente para sugerir que foram todos fragmentos de um único impacto. 

Estas pequenas luas Jovianas retrógradas podem ter muitas companhias aguardando serem descobertas. No ano passado, Edward Ashton, Matthew Beaudoin e Brett J. Gladman (University of British Columbia, Canadá) avistaram cerca de quatro dúzias de objetos tão pequenos quanto 800 metros de diâmetro que pareciam orbitar Júpiter. Eles não os seguiram por tempo suficiente para provar que os objetos eram luas de Júpiter, mas a partir de suas observações preliminares, eles sugeriram que Júpiter poderia ter cerca de 600 satélites com pelo menos 800 metros de diâmetro. 

O desenvolvimento de telescópios maiores e mais sensíveis criará espaço para novas descobertas. Quando os observatórios publicam dados de pesquisa abertamente, isso cria mais oportunidades para os amadores fazerem descobertas. Com o auxílio de software é possível ajudar na interpretação dos resultados, incluindo o programa de determinação de órbita Find_Orb, o Aladin Sky Atlas interativo, os vários serviços do Minor Planet Center e o Solar System Object Image Search do Canadian Astronomical Data Center. O campo está aberto para astrônomos amadores fazerem suas próprias descobertas.

Fonte: Sky & Telescope

A jornada de um grão de poeira pelo Sistema Solar recém-nascido

Uma equipe liderada pela Universidade do Arizona reconstruiu em detalhes sem precedentes a história de um grão de poeira que se formou durante o nascimento do Sistema Solar, há mais de 4,5 bilhões de anos.

© Heather Roper (ilustração do início do Sistema Solar)

A imagem mostra o início do Sistema Solar, num momento em que ainda não tinham sido formados os planetas. Uma nuvem rodopiante de gás e poeira rodeava o jovem Sol. O corte no disco protoplanetário serve para mostrar a sua estrutura tridimensional.

Os achados fornecem informações sobre os processos fundamentais subjacentes à formação dos sistemas planetários, muitos dos quais ainda estão envoltos em mistério. Para o estudo, foi desenvolvida uma nova metodologia que combina mecânica quântica e termodinâmica para simular as condições às quais o grão foi exposto durante a sua formação, quando o Sistema Solar era um disco giratório de gás e poeira conhecido como disco protoplanetário ou nebulosa solar.

A comparação das previsões do modelo com uma análise extremamente detalhada da composição química e da estrutura cristalina da amostra, juntamente com um modelo de como a matéria foi transportada na nebulosa solar, revelou pistas sobre a viagem do grão e sobre as condições ambientais que o moldaram durante o caminho. 

O grão analisado no estudo é uma das várias inclusões, conhecidas como inclusões ricas em cálcio-alumínio, descobertas numa amostra do meteorito Allende, que caiu sobre o estado mexicano de Chihuahua em 1969. As inclusões ricas em cálcio-alumínio são de especial interesse porque pensa-se que estejam entre os primeiros sólidos formados no Sistema Solar há mais de 4,5 bilhões de anos. As estruturas a escalas microscópicas e a escalas atômicas da amostra desvendam um registo das suas histórias de formação, que foram controladas pelos ambientes coletivos aos quais foram expostas. 

Os cientistas analisaram a composição das inclusões embebidas no meteorito usando os microscópios eletrônicos de varredura por transmissão de resolução atômica de última geração do KMICF (Kuiper Materials Imaging and Characterization Facility) do LPL (Lunar and Planetary Laboratory) e da fábrica da Hitachi em Hitachinaka, Japão. 

As inclusões consistem principalmente de tipos de minerais conhecidos como espinela e perovskite, que também ocorrem em rochas na Terra e estão sendo estudados como materiais candidatos para aplicações como microeletrônica e energia solar fotovoltaica. Tipos semelhantes de sólidos ocorrem em outros gêneros de meteoritos conhecidos como condritos carbonáceos, que são particularmente interessantes para os cientistas planetários, pois são conhecidos por serem remanescentes da formação do Sistema Solar e contêm moléculas orgânicas, incluindo aquelas que podem ter fornecido as matérias-primas para a vida. 

A análise precisa do arranjo espacial dos átomos permitiu o estudo, em grande detalhe, da composição das estruturas cristalinas subjacentes. Para surpresa da equipe, alguns dos resultados estavam em desacordo com as teorias atuais no que concerne aos processos físicos considerados ativos dentro dos discos protoplanetários. 

Com base nos dados extraídos das amostras, os pesquisadores concluíram que a partícula foi formada numa região do disco protoplanetário não muito longe de onde a Terra está agora, que depois viajou para mais perto do Sol, onde estava cada vez mais quente, para depois inverter caminho e chegar a regiões mais frias, mais distantes do jovem Sol. Eventualmente, foi incorporada num asteroide, que mais tarde se partiu em pedaços. Alguns destes fragmentos foram capturados pela gravidade da Terra e caíram como meteoritos. 

As amostras para este estudo foram retiradas do interior de um meteorito e são consideradas primitivas, ou seja, não foram afetadas por influências ambientais. Pensa-se que o material tão primitivo não tenha sofrido nenhuma mudança significativa desde a sua formação há mais de 4,5 bilhões de anos, o que é raro. 

Está ainda por determinar se objetos semelhantes existem no asteroide Bennu, amostras do qual serão trazidas para a Terra pela missão OSIRIS-REx em 2023. Até lá, os cientistas contam com amostras que caem para a Terra por meio de meteoritos. 

Um artigo foi publicado no periódico The Planetary Science Journal.

Fonte: University of Arizona

Carbono presente na Terra tem origem interestelar

As moléculas de carbono são fundamentais para a existência da vida em nosso planeta. Porém, os cientistas ainda debatem de onde vieram, e como chegaram até aqui na quantidade necessária para sustentar a vida.

© Scientific American (ilustração da Terra na etapa inicial de sua formação)

A ideia mais aceita sugere que o carbono já existia na nebulosa que se condensou e deu origem ao Sol e aos demais planetas do Sistema Solar. Porém novos estudos estão sustentando que, na verdade, o carbono da Terra teria origem interestelar. Isto é, estaria originalmente no espaço entre as estrelas de nossa Galáxia.

A hipótese mais aceita atualmente diz que o carbono encontrado na Terra estava presente no gás da nebulosa primordial que deu origem ao Sistema Solar. Quando os gases se resfriaram o suficiente para que as moléculas pudessem se precipitar, uma parte desta nebulosa, teria dado origem aos planetas rochosos, tais como a Terra, por um processo conhecido como acreção.

“Esse modelo de condensação foi amplamente utilizado por décadas. Ele assume que, durante os anos de formação do Sol, todos os elementos do planeta foram vaporizados. E, enquanto o disco protoplanetário esfriava, alguns destes gases se condensaram e forneceram os ingredientes químicos para formar os corpos sólidos. Porém, isso não é aplicável ao carbono,” disse Jie Li, professora da Universidade de Michigan. 

No seu estudo, ela e seus colegas dizem que este modelo não é valido pois, uma vez que o carbono é vaporizado, ele não consegue adquirir o estado sólido novamente. O disco protoplanetário é uma nuvem de matéria, composta majoritariamente por poeira e gás que circunda estrelas recém-formadas, influindo o Sol. Boa parte do carbono que estava presente no disco se apresentava na forma de moléculas orgânicas. 

Entretanto, quando o carbono é vaporizado, produz espécies químicas que são muito mais voláteis e que requerem temperaturas bastante baixas para se tornarem sólidas. Além disso, ele jamais poderá voltar a ser condensado na forma de moléculas orgânicas outra vez. Por isso, Li e sua equipe concluíram que o carbono presente na Terra deve ter sido herdado diretamente do meio interestelar, através de algum processo que evitou por completo que ele se vaporizasse. 

Segundo os resultados obtidos pelo estudo, a chegada do carbono no nosso planeta acontece bem depois da formação e do aquecimento do disco protoplanetário. As moléculas teriam sido condensadas em sólidos cerca de um milhão de anos depois que o Sol já havia se formado.

Para entender melhor qual pode ter sido o processo envolvido para trazer o carbono até aqui, Li estimou a quantidade máxima de carbono que a Terra poderia conter. Para isso, ela comparou a rapidez com a qual uma onda sísmica viaja até o núcleo terrestre. Os resultados sugerem que o elemento provavelmente compõe menos de 0,5% da massa total da Terra. Esta noção da quantidade máxima de carbono existente na Terra ajuda a entender em que momento em que ele chegou aqui, e como ele pode viabilizar a vida no planeta. Há um elemento de incerteza neste cálculo. Os pesquisadores irão analisar para saber quais são os reais limites da quantidade de carbono existente no núcleo da Terra. 

A fim de sustentar a vida, um planeta deve possuir carbono na proporção certa. Em excesso, ele pode desenvolver uma atmosfera muito densa, como aconteceu em Vênus. A atmosfera lá captura todo o calor vindo do Sol, mantendo temperaturas de aproximadamente 470 ºC. Se a Terra tivesse falta de carbono, poderia se assemelhar à Marte: um lugar hostil, incapaz de suportar vida à base de água, com temperaturas extremamente negativas.

No segundo estudo realizado pelo mesmo grupo, porém liderado por Marc Hirschmann, da Universidade de Minnesota, os pesquisadores também observaram a existência da perda de carbono. O fenômeno é central na construção da Terra como um planeta habitável. O planeta necessita de carbono para regular seu clima e permitir que a vida exista nele, mas isso é algo bastante delicado. Não pode haver excesso nem escassez do elemento. 

A equipe analisou como se dá o processamento do carbono nos planestimais, pequenos corpos que se agregam numa etapa no processo de formação dos planetas. Foi observado como os planetesimais retém o carbono durante o período inicial de sua formação. Para isso, foram examinados os núcleos metálicos destes corpos, que atualmente podem ser encontrados na forma de meteoritos de ferro. 

O estudo revelou que, durante esta etapa chave da formação de um planeta, uma boa parte do carbono desaparece à medida que os planestimais derretem, formam núcleos e perdem gás. 

“A maioria dos modelos sugere que o carbono e outros materiais essenciais à vida, como água e nitrogênio, estavam na nebulosa e deram origem a corpos rochosos primitivos. Estes corpos, por sua vez, trariam estes elementos para os planetas que estavam em formação, tais como a Terra ou Marte. Mas este processo pula uma etapa importante, na qual os planetesimais perdem muito de seu carbono antes que possam transportá-lo aos planetas,” disse Hirschmann.

Os dois estudos foram divulgados na revista Science Advances.

Fonte: Scientific American

Descobertos raios X em Urano

Os astrônomos detectaram raios X em Urano pela primeira vez, usando o observatório de raios X Chandra da NASA.

© Chandra/W. M. Keck (Urano)

Este resultado pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre este enigmático planeta gigante de gelo no nosso Sistema Solar.

Urano é o sétimo planeta a contar do Sol e tem dois conjuntos de anéis em torno do seu equador. O planeta, que tem quatro vezes o diâmetro da Terra, gira de lado, o que o torna diferente de todos os outros planetas do Sistema Solar.

Dado que a Voyager 2 foi a única nave espacial a passar por Urano, os astrônomos atualmente contam com telescópios muito mais próximos da Terra, como o Chandra e o telescópio espacial Hubble, para aprender mais sobre este planeta frio e distante que é composto quase inteiramente por hidrogênio e hélio. 

No novo estudo, os pesquisadores usaram observações do Chandra feitas em 2002 e novamente em 2017. Viram uma detecção clara de raios X na primeira observação, apenas analisada recentemente, e um possível surto de raios X naquelas obtidas quinze anos depois. 

A imagem mostra uma exposição de Urano pelo Chandra, obtida em 2002 (em cor-de-rosa) sobreposta a uma fotografia óptica do Telescópio Keck-I obtida num estudo separado em 2004. Esta última mostra o planeta aproximadamente na mesma direção em que estava durante as mesmas observações do Chandra em 2002. 

O que pode fazer com que Urano emita raios X? É devido principalmente ao Sol. Os astrônomos observaram que tanto Júpiter quanto Saturno espalham os raios X emitidos pelo Sol, de forma semelhante ao modo como a atmosfera da Terra espalha a luz do Sol.

Embora inicialmente esperava-se que a maioria dos raios X detectados em Urano também fossem da dispersão, existem pistas tentadoras de que pelo menos uma outra fonte de raios X está presente. Se mais observações confirmarem isto, podem ter implicações intrigantes para a compreensão de Urano. 

Uma possibilidade é que os próprios anéis de Urano estão a produzindo raios X, o que é o caso dos anéis de Saturno. Urano é cercado por partículas carregadas, como elétrons e prótons no seu ambiente espacial próximo. Se estas partículas energéticas colidirem com os anéis, podem fazer com que eles brilhem em raios X. Outra possibilidade é que pelo menos alguns dos raios X venham de auroras em Urano, um fenômeno que já foi observado neste planeta em outros comprimentos de onda.

Na Terra, podemos ver espetáculos coloridos de luz no céu chamadas auroras, que ocorrem quando partículas altamente energéticas interagem com a atmosfera. Os raios X são emitidos nas auroras da Terra, produzidos por elétrons energéticos depois de viajarem pelas linhas do campo magnético do planeta até aos seus polos e diminuem de velocidade graças à atmosfera. 

O planeta Júpiter também tem auroras. Os raios X das auroras em Júpiter vêm de duas fontes: elétrons que viajam pelas linhas do campo magnético, como na Terra, e átomos e moléculas carregadas positivamente que precipitam nas regiões polares de Júpiter. 

No entanto, os cientistas têm menos certeza sobre o que causa as auroras em Urano. As observações do Chandra podem ajudar a descobrir este mistério. Urano é um alvo especialmente interessante para observações em raios X por causa das orientações incomuns do seu eixo de rotação e do seu campo magnético. Embora os eixos de rotação e o campo magnético dos outros planetas do Sistema Solar sejam quase perpendiculares ao plano da sua órbita, o eixo de rotação de Urano é quase paralelo ao seu percurso em torno do Sol. 

Além disso, apesar de Urano estar inclinado de lado, o seu campo magnético tem uma inclinação diferente e parece estar deslocado do centro do planeta. Isto pode fazer com que as suas auroras sejam extraordinariamente complexas e variáveis. A determinação das fontes dos raios X de Urano pode ajudar os astrônomos a melhor entender como objetos mais exóticos no espaço, sejam buracos negros em crescimento ou estrelas de nêutrons, emitem raios X.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics