3729: As maiores luas de Júpiter já foram minúsculos grãos de poeira gelada (apanhadas numa armadilha cósmica)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Vídeo obtido via screen capture em virtude de o original não disponibilizar endereço url.

Há 400 anos, o astrónomo Galileu Galilei anunciou a descoberta de quatro luas que orbitavam Júpiter. Nos últimos 40 anos, os cientistas têm-se debruçado no estudo destes satélites – Io, Europa, Ganimedes e Calisto. Porém, a forma como se formaram continua a ser um mistério.

Apesar de serem todas do mesmo tamanho – cerca de um quarto do raio da Terra -, as quatro luas de Júpiter são muito diferentes: Io é violentamente vulcânica, Europa está incrustada em gelo, Ganimedes tem um campo magnético e Callisto está cheio de crateras antigas. Além disso, o gelado Europa é considerado uma forte candidata para hospedar a vida no Sistema Solar. Mas como é que as luas de Júpiter se formaram?

Agora, Konstantin Batygin, professor de ciência planetária do Caltech, e o seu colaborador Alessandro Morbidelli, do Observatoire de la Côte d’Azur, em França, propuseram uma resposta para essa questão de longa data.

Usando cálculos analíticos e simulações em computador em larga escala, os investigadores propõem uma nova teoria para a origem dos satélites jovianos.

Durante os primeiros milhões de anos de vida, o nosso Sol estava cercado por um disco protoplanetário composto de gás e poeira. Júpiter uniu-se a este disco e foi cercado pelo seu próprio disco de material de construção de satélites. O chamado disco circum-joviano foi alimentado por material do disco protoplanetário que choveu em Júpiter nos pólos do planeta e regressou da esfera de influência gravitacional de Júpiter ao longo do plano equatorial do planeta.

Como é que o disco em constante mudança acumulou suficiente material para formar luas?

O novo modelo de Batygin e Morbidelli incorpora a física das interacções entre poeira e gás no disco circum-joviano. Os investigadores demonstram que, para grãos de poeira gelada de uma faixa de tamanho específica, a força que os arrasta em direcção a Júpiter e a força que os carrega no fluxo externo do gás se cancelam perfeitamente, permitindo que o disco aja como uma armadilha de poeira gigante.

“Estava a subir uma colina e vi uma garrafa no chão que não estava a descer a colina porque o vento vindo de trás a empurrava para cima e a mantinha em equilíbrio com a gravidade. Uma analogia simples veio-me à mente: se uma garrafa a rolar num plano inclinado é semelhante à deterioração orbital de grãos sólidos devido ao arrasto hidrodinâmico, partículas de um certo tamanho devem encontrar um equilíbrio equivalente na órbita de Júpiter”, explicou Batygin, em comunicado.

De acordo com o estudo publicado em maio na revista científica The Astrophysical Journal, o modelo propõe que, devido a a equilíbrio entre arrasto interno e arrastamento externo, o disco ao redor de Júpiter fique rico em grãos de poeira gelada, cada um com cerca de um milímetro.

O anel de poeira tornou-se tão maciço que se desmoronou sob o seu próprio peso em milhares de “satélitesimais” – objectos do tipo asteróide, com cerca de 100 quilómetros de diâmetro. Ao longo de milhares de anos, os satélitesimais coalesceram em luas, uma de cada vez.

Quando a primeira lua, Io, se formou e a sua massa atingiu um certo limiar, a sua influência gravitacional começou a criar ondas no disco gasoso do material que circundava Júpiter. Ao interagir com essas ondas, a lua migrou em direcção a Júpiter até atingir a borda interna do disco circum-joviano, próximo à sua órbita actual. O processo começou novamente com a próxima lua.

Esse processo sequencial de formação e migração interna levou Io, Europa e Ganimedes a fixarem-se numa ressonância orbital. A cada quatro vezes que Io circula Júpiter, Europa circula duas e Ganimedes circula uma.

O modelo sugere também que a radiação do sol acabou por expelir o gás restante no disco ao redor de Júpiter, deixando para trás os satélites residuais que formaram a quarta e última lua principal, Calisto. No entanto, sem gás para conduzir a migração de longo alcance, Calisto não se juntou às outras luas e ficou presa, girando em torno de Júpiter a cada duas semanas.

O Sistema Solar “roubou” asteróides ao espaço interestelar (e escondeu-os perto de Júpiter)

O Oumuamua, asteróide interestelar detectado no Sistema Solar em 2017, pode não ter sido o único a passar por nós….

Ainda há muito a descobrir sobre as luas de Júpiter. A missão Europa Clipper da NASA, que vai ser lançada em 2024, visitará Europa com o objectivo de descobrir se possui ou não condições favoráveis ​​à vida.

A Agência Espacial Europeia também planeia enviar uma missão, chamada JUpiter ICy luas Explorer (JUICE), que vai estudar Ganimedes, a maior das luas jovianas.

ZAP //

Por ZAP
22 Maio, 2020

 

spacenews

 

511: DADOS VELHOS, NOVOS TRUQUES: RESULTADOS RECENTES DA SONDA GALILEO

Esta imagem de Ganimedes, uma das luas de Júpiter e a maior lua do Sistema Solar, foi obtida pela sonda Galileo.
Crédito: NASA

Do outro lado do Sistema Solar, de onde a Terra aparece apenas como um pálido ponto azul, a nave Galileo da NASA passou oito anos a orbitar Júpiter. Durante esse tempo, a entusiástica sonda – um pouco maior que uma girafa adulta – transmitiu muitas descobertas sobre as luas do gigante gasoso, incluindo a observação de um ambiente magnético em redor de Ganimedes que era distinto do campo magnético de Júpiter. A missão terminou em 2003, mas os dados recém-ressuscitados do primeiro voo rasante da Galileo por Ganimedes estão a fornecer novas informações sobre o ambiente da lua – diferente de qualquer outro no Sistema Solar.

“Estamos a regressar mais de 20 anos depois a fim de examinar alguns dos dados que nunca foram publicados e para terminar a história,” afirma Glyn Collinson, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland e autor principal de um estudo recente sobre a magnetosfera de Ganimedes. “Descobrimos que há uma secção inteira que ninguém conhecia.”

Os novos resultados mostraram uma cena tempestuosa: partículas expulsas da superfície gelada da lua como resultado da “chuva” de plasma e fortes fluxos de plasma empurrados entre Júpiter e Ganimedes devido a um evento magnético explosivo que ocorre entre os ambientes magnéticos dos dois corpos. Os cientistas pensam que estas observações podem ser a chave para desvendar os segredos da lua, como por exemplo o porquê das auroras de Ganimedes serem tão brilhantes.

Em 1996, pouco depois de chegar a Júpiter, a Galileo fez uma descoberta surpreendente: Ganimedes tinha o seu próprio campo magnético. Apesar da maioria dos planetas no nosso Sistema Solar, incluindo a Terra, terem ambientes magnéticos – conhecidos como magnetosferas – ninguém esperava que uma lua tivesse também um.

Entre 1996 e 2000, a Galileo fez seis “flybys” por Ganimedes, com vários instrumentos a recolher dados sobre a magnetosfera da lua. Estes incluíam o PLS (Plasma Subsystem), que media a densidade, temperatura e direcção do plasma – gás excitado e electricamente carregado – que fluía pelo ambiente em redor da Galileo. Os novos resultados, publicados recentemente na revista Geophysical Research Letters, revela detalhes interessantes sobre a estrutura única da magnetosfera.

Sabemos que a magnetosfera da Terra – além de fazer as bússolas funcionarem e de provocar auroras – é fundamental para sustentar a vida no nosso planeta, porque ajuda a proteger contra a radiação proveniente do espaço. Alguns cientistas pensam que a magnetosfera da Terra também foi essencial para o desenvolvimento inicial da vida, já que essa radiação prejudicial pode erodir a nossa atmosfera. O estudo das magnetosferas no Sistema Solar não só ajuda os cientistas a aprender mais sobre os processos físicos que afectam esse ambiente magnético em redor da Terra, também ajuda a compreender as atmosferas em torno de outros mundos potencialmente habitáveis, tanto no nosso próprio Sistema Solar como além.

A magnetosfera de Ganimedes dá-nos a oportunidade de explorar um ambiente magnético único localizado dentro da muito maior magnetosfera de Júpiter. Aí aninhada, está protegida do vento solar, tornando a sua forma diferente das outras magnetosferas no Sistema Solar. Tipicamente, as magnetosferas são moldadas pela pressão de partículas supersónicas do vento solar que passam por elas. Mas, em Ganimedes, o plasma relativamente mais lento em torno de Júpiter esculpe a magnetosfera da lua numa forma longa semelhante a um chifre que se estende à sua frente e na direcção da sua órbita.

Passando por Ganimedes, a Galileo foi continuamente atingida por partículas altamente energéticas – um ataque que a lua de Júpiter também conhece. As partículas de plasma aceleradas pela magnetosfera joviana “chovem” continuamente sobre os pólos de Ganimedes, onde o campo magnético os canaliza para a superfície. A nova análise dos dados do PLS da Galileo mostrou que o plasma foi expelido da superfície gelada da lua devido à chuva de plasma que aí cai.

“Existem partículas voando a partir das regiões polares e podem dizer-nos algo sobre a atmosfera de Ganimedes, que é muito fina,” comenta Bill Paterson, co-autor do estudo em Goddard, que trabalhou na equipa do PLS da Galileo durante a missão. “Também nos pode dizer como as auroras de Ganimedes se formam.”

Ganimedes tem auroras, tal como a Terra. No entanto, ao contrário do nosso planeta, as partículas que provocam as auroras de Ganimedes vêm do plasma em torno de Júpiter e não do vento solar. Ao analisarem os dados, os cientistas notaram que durante o seu primeiro voo rasante por Ganimedes, a Galileo viajou por acaso mesmo por cima das regiões aurorais de Ganimedes, como evidenciado pelos iões que observou a choverem na superfície da calote polar da lua. Ao compararem o local onde os iões em queda foram observados com dados do Hubble, os cientistas foram capazes de determinar a localização da zona auroral, o que os ajudará a resolver mistérios, como por exemplo o que provoca as auroras.

Enquanto orbitava Júpiter, a Galileo também sobrevoou um evento explosivo provocado pelo emaranhamento e rompimento de linhas do campo magnético. Este evento, chamado reconexão magnética, ocorre nas magnetosferas do nosso Sistema Solar. Pela primeira vez, a Galileo observou fortes fluxos de plasma empurrados entre Júpiter e Ganimedes devido a um evento de reconexão magnética que ocorria entre as duas magnetosferas. Pensa-se que esta bomba de plasma seja responsável por tornar as auroras de Ganimedes anormalmente brilhantes.

O estudo futuro dos dados desse encontro obtidos pelo PLS ainda poderá fornecer novas informações relacionadas com oceanos sub-superficiais previamente descobertos no interior da Lua, usando dados da Galileo e do Telescópio Espacial Hubble.

Astronomia On-line
4 de Maio de 2018

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