A lua de Saturno, Iapetus, e sua estranha "casca". Crédito de imagem: NASA / JPL / SSI. Clique para ampliar.
Existe algum planeta mais misterioso e bonito para o observador do que Saturno? Enquanto todos os quatro gigantes de gás em nosso sistema solar têm um sistema de anéis, apenas Saturno pode ser visto da Terra. Os astrônomos do quintal ficaram emocionados ao testemunhar seus dois anéis brilhantes e a divisão escura da Cassini, enquanto os telescópios do observatório identificaram muitos anéis e lacunas separados. Somente no início dos anos 80, quando a Voyager fez o vôo, estávamos cientes de mais de mil anéis individuais presos pela gravidade de Saturno e suas muitas pequenas luas. Os anéis em si nada mais são do que partículas geladas que variam em tamanho, desde partículas de poeira até pedras. Juntando-se a essa dança complexa estão os satélites - do Titan atmosférico do tamanho de Mercúrio ao agitado e excêntrico Hyperion. Desde o final do século XVIII, conhecemos Titã, Mimas, Encélado, Tétis, Dione, Réia e Jápeto. Nossos estudos revelaram que quatro das luas desempenham um papel fundamental na formação do sistema de anéis de Saturno - Pan, Atas, Pandora e Prometheus. Sabemos que a superfície altamente refletiva de Encélado é composta de gelo e que Jápeto é muito mais brilhante de um lado que o outro ...
E pode ter coletado um anel que varria as alterações orbitais.
Desde a sua descoberta em 1672, percebemos que o hemisfério principal de Jápeto é uma magnitude totalmente mais escura que o lado posterior. Graças às imagens da missão Cassini tiradas em dezembro de 2004, a presença de uma grande cordilheira equatorial foi descoberta no lado escuro de Iapetus.
De acordo com uma Carta de Pesquisa Geofísica apresentada no dia 29 de abril por Paulo C.C. Freire of Arecibo Observatory, “… essa cordilheira e o revestimento escuro do hemisfério sobre o qual se encontra estão intimamente interligados e são o resultado de uma colisão com a borda de um anel saturniano primordial, causado por uma mudança repentina na órbita de Iapetus ”. Diz Freire: "Por causa de sua natureza única, a partir de agora nos referiremos à cordilheira equatorial de Iapetus simplesmente como" o Rindge "para significar que esse recurso não é uma cordilheira no sentido usual do termo; isto é, uma cadeia montanhosa causada pelo processo tectônico. Esse modelo explica naturalmente todos os recursos exclusivos desse satélite; e é provavelmente a solução para um dos mistérios mais antigos da astronomia do sistema solar. ”
Um dos objetivos científicos da imagem aérea da Cassini era lançar alguma luz sobre o lado escuro de Iapetus, chamado Cassini Regio. Para a surpresa dos pesquisadores, ele revelou uma grande cordilheira equatorial, diferente de qualquer outra coisa encontrada no sistema solar - uma cordilheira tão simétrica em relação ao Cassini Regio que as duas características devem ser ligadas, como reconhecido anteriormente por Carolyn Porco - chefe da Cassini Equipe de criação de imagens. A maioria das pistas aponta para como o sistema de anéis e as luas formadoras orbitaram o próprio Saturno.
O entendimento atual da formação do sistema solar (e, em menor escala, o sistema saturniano) indica que muitos planetoides (e proto-satélites) podem ter começado em órbitas que mais tarde se tornaram instáveis. Eles poderiam ter colidido um com o outro ou serem expulsos de seu sistema por encontros íntimos com outros. No caso de Saturno, é possível que eles possam ter sido rompidos por marés ao se aproximar da gravidade de Saturno e formar sistemas de anéis. Mais perto do planeta, em uma área conhecida como “Zona Roche”, a força das marés de Saturno impede a formação de proto-satélite a partir de partículas do anel. Para que a teoria da colisão de anéis corresponda ao que Cassini imaginou, Iapetus deve ter sido uma dessas luas com órbitas instáveis.
As evidências apontam para o fato de que algo mudou a órbita de Jápeto antes de colidir com o anel. Se isso não tivesse acontecido, o anel teria se ajustado à gravidade de Iapetus, como evidenciado pelos satélites atualmente embutidos nos anéis. No caso desses satélites - nenhum cenário de colisão pode ocorrer. Na circunstância de Iapetus, sua órbita era necessariamente excêntrica, ou não haveria diferenças de velocidade entre Iapetus e as partículas do anel e novamente - nenhuma colisão ocorreria.
Um impacto com um anel também sugere que essa órbita alterada teve um perisaturnio na borda externa da Zona Roche, onde os anéis podem existir por períodos mais longos. Essa é uma pista de que Jápeto provavelmente estava muito mais próximo de Saturno do que sua órbita atual. “A existência da casca sugere que a órbita de Iapetus no momento da colisão era equatorial”, diz Freire, “caso contrário, com sua inclinação atual, uma colisão com um anel não produziria uma aresta afiada, mas algo mais como um revestimento escuro e fino do hemisfério líder ". Em conclusão, um satélite com uma órbita equatorial e excêntrica tem uma probabilidade muito grande de interagir ainda mais com outros satélites - fornecendo os meios para mudar mais uma vez para uma órbita diferente.
Agora que montamos o cenário, como as imagens tiradas dessa casca única apóiam a teoria? Segundo Freire, “o cenário de colisões de anéis produz naturalmente uma característica linear exatamente no equador: essa é a interseção geométrica de um plano de anéis e a superfície de uma lua com uma órbita equatorial (anteriormente)”. Uma consideração muito cuidadosa foi dada à tectônica, mas é improvável que uma formação perfeitamente linear - localizada exatamente no equador - resulte de processos tectônicos e Iapetus não mostre sinais de atividade vulcânica.
“Outra característica importante da casca é que sua altura varia extremamente lentamente com a longitude”, diz Freire, “isso pode ser esperado da deposição de material de um anel, mas uma altura tão constante nunca foi observada para nenhuma característica tectônica. Se a origem da casca era tectônica e precedia o revestimento escuro, ela não deveria necessariamente estar confinada à Cassini Regio. Se pós-datado o revestimento, a casca que está sendo construída a partir de uma nascente do interior de Iapetus deve ser muito mais brilhante que a superfície circundante. ”
Uma análise considerável foi fornecida às informações fornecidas pela imagem da Cassini. O comprimento longitudinal da crista é inferior a 180 graus, o que sugere que Jápeto nunca esteve totalmente dentro da região do anel - indicando que apenas colidiu com uma borda do anel. As considerações da mecânica celeste indicam que uma colisão com uma borda do anel deve ter causado um movimento para leste dos impactos da partícula em relação à superfície do satélite. "Isso explica um importante fato observado: embora o Cassini Regio seja simétrico em relação à casca na direção norte / sul, não é assim na direção leste / oeste". Esse modelo de colisão sugere que a casca seria mais alta no lado oeste, onde os impactos seriam mais próximos da vertical e, em seguida, desviaria lentamente se movendo para o leste - um fato apoiado pelas imagens. Com milhões de crateras de impacto sendo formadas a cada segundo ao longo de uma linha, esse padrão se tornaria inconfundível. A sublimação dos gelados contidos nas partículas impactantes produziria uma atmosfera transitória, com um forte gradiente de pressão longe da casca. Esse gradiente produziria ventos rápidos capazes de transportar poeira fina. Segundo Freire, "em nossa hipótese, a poeira depositada por esses ventos é o revestimento escuro da região hoje conhecida como Cassini Regio". Esse cenário é apoiado por outras evidências: "As faixas escuras observadas na borda do Cassini Regio indicam que foi um vento soprando do equador que depositou a" poeira ". Podemos ter certeza disso, porque as imagens da Cassini mostram claramente que a poeira é depositada para baixo dos aros da cratera. ” Isso não pode ser explicado pelo vôo balístico das partículas do equador, conforme sugerido pela líder da equipe de imagens da Cassini, Carolyn Porco. Não pode ser produzido no Iapetus atual, pois não possui atmosfera. A conclusão de que uma atmosfera transitória existia se torna inevitável.
Essas descobertas emocionantes poderiam realmente ser de um impacto anterior com um dos anéis de Saturno? As pistas certamente parecem fazer com que as peças do quebra-cabeça se encaixem perfeitamente. Graças ao trabalho realizado por pesquisadores como Paulo Freire, podemos ter resolvido um mistério do sistema solar de 333 anos.
Escrito por Tammy Plotner, com muitos agradecimentos a Paulo Freire por suas contribuições.
