2425: A Lua e Mercúrio podem ter espessos depósitos de água gelada

Ilustração conceptual de crateras rasas e geladas, permanentemente à sombra, perto do pólo sul lunar.
Crédito: UCLA/NASA

De acordo com uma nova análise de dados das sondas LRO e MESSENGER, a Lua e Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, podem conter significativamente mais água gelada do que se pensava anteriormente.

Os potenciais depósitos de gelo encontram-se em crateras próximas dos pólos de ambos os mundos. Na Lua, “descobrimos que as crateras rasas tendem a estar localizadas em áreas onde o gelo à superfície foi previamente detectado perto do pólo sul da Lua, e inferimos que esta menor profundidade é mais provável devido à presença de densos depósitos enterrados de água gelada,” disse o autor principal Lior Rubanenko da Universidade de Califórnia em Los Angeles.

No passado, observações telescópicas e por naves espaciais encontraram depósitos de gelo semelhantes a glaciares em Mercúrio, mas ainda não na Lua. O novo trabalho levanta a possibilidade de que depósitos espessos e ricos em gelo também existem na Lua. A investigação pode não apenas ajudar a resolver a questão sobre a aparente baixa abundância de gelo lunar em relação à de Mercúrio, mas também pode ter aplicações práticas: “Se confirmado, este potencial reservatório de água gelada na Lua pode ser suficientemente massivo para sustentar uma exploração lunar a longo prazo,” comentou Noah Petro, cientista do projecto LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland.

Os pólos de Mercúrio e da Lua estão entre os lugares mais frios do nosso Sistema Solar. Ao contrário da Terra, os eixos de rotação de Mercúrio e da Lua estão orientados de tal modo que, nas suas regiões polares, o Sol nunca se eleva acima do horizonte. Consequentemente, as depressões topográficas polares, como as crateras de impacto, nunca veem o Sol. Postulou-se, durante décadas, que estas regiões permanentemente à sombra são tão frias que qualquer gelo preso dentro delas pode sobreviver durante milhares de milhões de anos.

Observações prévias dos pólos de Mercúrio com radar terrestre revelaram uma assinatura característica de depósitos espessos de gelo puro. Mais tarde, a MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) fotografou estes depósitos de gelo. “Mostrámos que os depósitos polares de Mercúrio são compostos predominantemente de água gelada e amplamente distribuídos nas regiões polares norte e sul de Mercúrio,” disse Nancy Chabot, cientista do instrumento MDIS (Mercury Dual Imaging System) da MESSENGER no Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, Maryland. “Os depósitos de gelo de Mercúrio parecem ser muito menos remendados do que os da Lua e relativamente frescos, talvez colocados ou revigorados nas últimas dezenas de milhões de anos.”

Estudos anteriores de radar e imagem da Lua, cujos ambientes térmicos polares são muito semelhantes aos de Mercúrio, encontraram apenas depósitos superficiais e irregulares de gelo. Esta diferença notável serviu como motivação para o trabalho dos investigadores da UCLA – uma análise comparativa das crateras polares de Mercúrio e da Lua para aprofundar esta diferença entre os dois mundos. A investigação foi publicada no dia 22 de Julho na revista Nature Geoscience.

As superfícies de Mercúrio e da Lua estão marcadas por muitas crateras de impacto. Estas crateras são formadas quando meteoróides ou cometas colidem com a superfície. A equipa analisou crateras simples formadas por corpos mais pequenos e menos energéticos. Estas depressões são mantidas juntas pela força da camada de poeira superficial, ou rególito, e tendem a ser mais circulares e simétricas do que as grandes crateras. Os cientistas da UCLA exploraram esta simetria inerente para estimar a espessura do gelo preso dentro de crateras simples.

O estudo usou dados de elevação obtidos pela MESSENGER e pela LRO para medir aproximadamente 15.000 crateras simples com diâmetros que variam entre 2,5 e 15 km em Mercúrio e na Lua. Os cientistas descobriram que as crateras se tornam até 10% mais rasas perto do pólo norte de Mercúrio e do pólo sul da Lua, mas não no pólo norte da Lua.

Os autores concluíram que a explicação mais provável para estas crateras mais rasas é a acumulação de depósitos de água gelada em ambos os mundos. Apoiando esta conclusão, os investigadores descobriram que as encostas voltadas para os pólos destas crateras são ligeiramente mais rasas do que as encostas voltadas para o equador, e que esta menor profundidade é mais significativa em regiões que promovem a estabilidade do gelo devido à órbita de Mercúrio em torno do Sol. O sinal topográfico detectado pelos cientistas é relativamente mais proeminente em crateras simples mais pequenas, mas não exclui a possibilidade de que o gelo seja mais difundido em crateras maiores no pólo lunar.

Adicionalmente, ao contrário de Mercúrio, onde o gelo se mostra quase puro, os depósitos detectados na Lua provavelmente estão misturados com o rególito, possivelmente numa formação em camadas. A idade típica das crateras simples examinadas pelos investigadores indica que podem, potencialmente, acumular água gelada posteriormente misturada com o rególito sobreposto durante longas escalas de tempo. Os cientistas descobriram que estes depósitos inferidos de gelo enterrado estão correlacionados com as localizações de gelo superficial já detectadas. Esta descoberta pode implicar que os depósitos expostos de gelo podem ser exumados, ou podem resultar da difusão molecular da profundidade.

Astronomia On-line
9 de Agosto de 2019

 

257: Através do movimento de Mercúrio, a NASA vai estudar o Sol

JHU APL / Carnegie Institution of Washington / NASA
Messenger, a sonda lançada pela NASA há 6 anos e meio para explorar Mercúrio

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

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

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

“Mercúrio é o objecto de teste perfeito para as nossas experiências por ser tão sensível ao efeito gravitacional e à actividade do Sol”, comenta Antonio Genova, autor principal do estudo publicado na Nature Communications e investigador do MIT que trabalha no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland.

O estudo começou por melhorar as efemérides cartográficas de Mercúrio – o “mapa rodoviário” da posição do planeta no nosso céu ao longo do tempo. Para isso, a equipa baseou-se em dados de rastreamento de rádio que monitorizaram a localização da sonda MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry, and Ranging) da NASA enquanto a missão estava activa.

A nave robótica fez três voos rasantes por Mercúrio em 2008 e 2009 e orbitou o planeta entre Março de 2011 e Abril de 2015. Os cientistas trabalharam para trás, analisando mudanças subtis no movimento de Mercúrio como forma de aprender mais sobre o Sol e como os seus parâmetros físicos influenciam a órbita do planeta.

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

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

Outras contribuições, muito menores, são atribuídas à estrutura e à dinâmica do interior do Sol. Uma dessas é o achatamento do Sol, uma medida do seu bojo no meio – o seu “pneu na cintura”, digamos – em vez de ser uma esfera perfeita. Os investigadores obtiveram uma estimativa melhorada do achatamento que é consistente com outros tipos de estudos.

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

“Estamos a abordar questões de longa data e muito importantes tanto na física fundamental como na ciência solar”, afirma Erwan Mazaricos, geofísico de Goddard. “Ao nos debruçarmos nestes problemas a partir de uma perspectiva diferente, podemos ganhar mais confiança nos números e podemos aprender mais sobre a interacção entre o Sol e os planetas.”

A nova estimativa da equipa, para a taxa de perda de massa solar, representa uma das primeiras vezes que este valor foi restringido com base em observações e não em cálculos teóricos.

A partir do trabalho teórico, os cientistas previram anteriormente uma perda de um-décimo de 1% da massa do Sol ao longo de 10 mil milhões de anos; é o suficiente para reduzir a atracção gravitacional de uma estrela e permitir que as órbitas dos planetas aumentem cerca de 1,5 centímetros, por ano, por UA (unidade astronómica, a distância entre a Terra e o Sol aproximadamente 150 milhões de quilómetros).

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

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

// CCVAlg

Por CCVAlg
24 Janeiro, 2018

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