Criovulcões em Plutão?

Wright Mons visto pela sonda New Horizons, a 14 de julho de 2015.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.

Cientistas da missão New Horizons anunciaram anteontem a descoberta do que poderão ser os primeiros exemplos de criovulcões na superfície de Plutão. As duas estruturas, conhecidas informalmente por Wright Mons e Piccard Mons, foram identificadas na região a sul de Sputnik Planum, nos terrenos adjacentes a Norgay Montes, e possuem características morfológicas semelhantes às dos vulcões em escudo observados na Terra e em Marte.

Wright Mons tem 160 km de diâmetro e uma altitude aproximada de 4 km, e exibe no seu centro o que parece ser uma grande caldeira com 56 km de diâmetro. Piccard Mons eleva-se a 5,5 km da superfície e ocupa uma área aproximada de 44 mil km² (o equivalente a quase metade da área do território português).

Mapa topográfico dos dois possíveis criovulcões identificados em Plutão. Azul e vermelho representam terrenos respetivamente com menor e maior elevação, enquanto que o verde representa terrenos com elevação intermédia.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.

"Estas [estruturas] são grandes montanhas com um enorme buraco no seu topo e, na Terra, isso significa geralmente uma coisa - um vulcão", explicou Oliver White, membro da equipa da missão New Horizons. "Se forem vulcões, então a depressão no topo terá sido provavelmente formada via colapso, através da erupção de materiais [provenientes] das camadas mais profundas. As estranhas texturas em montículos visíveis nos flancos poderão representar fluxos vulcânicos de algum tipo, que viajaram desde a região do cume até às planícies em redor. No entanto, ainda não sabemos porque têm essa morfologia ou quais os materiais que as compõem."

Durante a passagem da New Horizons, as duas montanhas encontravam-se localizadas junto à linha do terminador, o que poderá dificultar a determinação da sua composição apenas com base nos dados até agora disponíveis. Uma possibilidade sugerida por White é a de que estas estruturas poderão ter sido formadas por erupções de gelo de azoto provenientes do interior relativamente quente de Plutão. A energia necessária para derreter e mobilizar estes materiais até à superfície seria consideravelmente pequena, pelo que esta é uma possibilidade bastante razoável. É possível que a resposta a esta questão esteja ainda armazenada nos dois discos rígidos da New Horizons.

A face de um cometa morto

2015 TB₁₄₅ numa imagem de radar obtida pelo radiotelescópio de Arecibo, a 30 de outubro de 2015 (resolução: 7,5 metros por píxel).
Crédito: NAIC-Arecibo/NSF.

O asteroide que ontem passou nas proximidades da Terra poderá ser na verdade um cometa extinto. Oficialmente conhecido por 2015 TB₁₄₅, este estranho objeto foi descoberto no passado dia 10 de outubro, pelo projeto Pan-STARRS, e sobrevoou o nosso planeta ontem, pelas 17:01 (hora de Lisboa), a uma distância segura de 486,8 mil quilómetros (aproximadamente 1,27 vezes a distância média que separa a Lua da Terra). Com centenas de metros de diâmetro, 2015 TB₁₄₅ é considerado um objeto potencialmente perigoso, pelo que os cientistas aproveitaram este evento para estudarem em detalhe as suas características físicas.

Usando uma combinação de observações realizadas através do telescópio de infravermelhos do observatório de Mauna Kea (o IRTF), no Hawai'i, e do radiotelescópio de Arecibo, em Porto Rico, investigadores da NASA descobriram que 2015 TB₁₄₅ é muito provavelmente um núcleo cometário que se despojou dos seus compostos voláteis após numerosas passagens nas proximidades do Sol. Esta conclusão é consistente com a extrema excentricidade (0,86) e elevada inclinação (39,7º) da sua órbita, que sugerem que este objeto é um antigo cometa da família de Júpiter.

"Descobrimos que este objeto reflete cerca de 6% da luz que recebe do Sol", explicou Vishnu Reddy, investigador do Instituto de Ciências Planetárias, em Tucson, Arizona, nos Estados Unidos, e o responsável pelas observações realizadas em Mauna Kea, no Hawai'i. "Este valor é semelhante ao do asfalto fresco, e embora aqui na Terra consideremos que é [um material] muito escuro, este objeto é ainda assim mais brilhante que um cometa típico, que reflete apenas 3 a 5% da luz. Isto sugere que poderá ter uma origem cometária - mas como não existe uma cabeleira evidente, a conclusão é a de que é um cometa morto."

O objeto 2015 TB₁₄₅ numa sequência de 7 imagens de radar obtida pelo radiotelescópio de Arecibo, a 30 de outubro de 2015 (resolução: 7,5 metros por píxel).
Crédito: NAIC-Arecibo/NSF.

As primeiras imagens de radar captadas anteontem em Arecibo tinham já demonstrado que 2015 TB₁₄₅ é um objeto arredondado com um período de rotação de cerca de 5 horas e um diâmetro aproximado de 600 metros. Estas dimensões são consideravelmente superiores às estimativas iniciais (300 a 400 metros), o que sugeria que 2015 TB₁₄₅ era muito mais escuro que os típicos asteroides com órbitas próximas da órbita da Terra.

As imagens revelaram ainda que este objeto tem uma aparência muito adequada para o dia das bruxas. Duas formações circulares com baixa refletividade ao radar dão a 2015 TB₁₄₅ um aspecto muito semelhante ao de uma caveira humana. Estas estruturas são muito provavelmente duas grandes crateras formadas por antigos impactos ou pela volatização de gelos na superfície do cometa. "Os dados do IRTF podem indicar que este objeto poderá ser um cometa extinto, mas nas imagens de Arecibo parece que se mascarou com um traje de uma caveira para a sua passagem [pela Terra] na noite das bruxas", disse Kelly Fast, cientista do programa IRTF e um dos responsáveis pelo programa de observações de objectos com órbitas próximas da órbita da Terra da NASA.

A influência gravitacional de 2015 TB₁₄₅ é ínfima quando comparada com a da Terra, pelo que o encontro de ontem não teve qualquer efeito mensurável na Lua ou no nosso planeta. A aproximação à Terra produziu, no entanto, uma ligeira alteração na trajetória deste pequeno objeto - o suficiente para aumentar um pouco as incertezas nos seus parâmetros orbitais. Seja como for, as observações até agora realizadas permitem excluir qualquer risco de impacto com o nosso planeta para pelo menos os próximos dois séculos.

Plutão em contraluz

Plutão visto pela câmara Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC) da sonda New Horizons a 14 de julho de 2015.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.

Este mosaico foi construído com imagens captadas no passado dia 14 de julho, cerca de 15 minutos após a maior aproximação da sonda New Horizons à superfície de Plutão, e mostra um extenso panorama sobre o lado noturno do planeta anão.

No lado direito da imagem podemos ver um fino crescente com os limites meridionais da planície gelada informalmente conhecida por Sputnik Planum. Esta estrutura é flanqueada a leste (para baixo, na imagem) pelos terrenos rugosos de Krun Macula, e a oeste (para cima) pelas cadeias de montanhas de Norgay e Hillary Montes.

A geometria de iluminação torna ainda evidentes mais de uma dúzia de camadas de neblina dispondo-se verticalmente na ténue atmosfera de azoto de Plutão. Estas estruturas rodeiam a silhueta de Plutão e revelam os contornos de planaltos irregulares no lado oposto da imagem.

Podem ver esta imagem na sua máxima resolução aqui.

New Horizons completa o seu primeiro retrato de família das pequenas luas de Plutão

A lua Cérbero vista pela sonda New Horizons. Esta imagem foi criada pela combinação de 4 imagens distintas obtidas pelo instrumento Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) a 14 de julho de 2015, quando a sonda da NASA se encontrava a cerca de 396 mil quilómetro de distância da pequena lua.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.

Cérbero pregou uma partida aos cientistas. Imagens enviadas esta semana pela sonda New Horizons mostram que a pequena lua de Plutão é consideravelmente mais pequena do que se pensava. "Mais uma vez fomos surpreendidos pelo sistema de Plutão", disse Hal Weaver, investigador do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, nos Estados Unidos, e membro da equipa científica da missão.

Observações realizadas através do telescópio espacial Hubble sugeriam que a influência gravitacional de Cérbero nas restantes pequenas luas do sistema era surpreendentemente elevada. Estes resultados levaram os cientistas a considerar a hipótese de Cérbero poder ser uma lua relativamente grande e massiva, parecendo pouco brilhante apenas porque a sua superfície se encontrava coberta por materiais tão escuros como o carvão.

As luas de Plutão vistas à mesma escala.
Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/adaptação de Sérgio Paulino.

As imagens que agora nos chegam revelam, no entanto, um cenário bem diferente. Aparentemente, Cérbero tem uma forma bilobada, com aproximadamente 12 km de comprimento e 5 km de largura, e reflete cerca de 50% da luz incidente (um valor semelhante ao das outras pequenas luas), o que sugere que a sua superfície é composta por gelo de água relativamente puro. "As nossas previsões foram quase certeiras para as outras pequenas luas, mas não para Cérbero", afirmou Mark Showalter, investigador do Instituto SETI, nos Estados Unidos, e membro da equipa científica da missão New Horizons.

Com estas novas imagens de Cérbero fica completo o primeiro retrato de família das pequenas luas de Plutão. Os cientistas esperam agora poder usar estes resultados para compreenderem melhor como evoluiu este fascinante sistema de pequenos satélites, e como se relacionam com o gigantesco impacto que deu origem à lua Caronte.

Rios marcianos arrastaram seixos por dezenas de quilómetros

Seixos rolados num antigo leito fluvial, no interior da cratera Gale.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

Marte é hoje um planeta frio e árido, mas há 3 mil milhões de anos a situação era muito diferente. Depósitos de seixos rolados descobertos pelo Curiosity em 2012 sugerem que no passado a água fluiu abundantemente na superfície marciana, criando redes hidrográficas relativamente estáveis. Um novo estudo publicado na semana passada na revista Nature Communications vem agora revelar evidências concretas de que os seixos observados pelo robot da NASA foram arrastados por um sistema fluvial ao longo de cerca de 50 km! Os resultados baseiam-se numa combinação de modelos teóricos e experiências laboratoriais desenhados para demonstrar como a forma destes pequenos fragmentos de rocha pode ser usada para reconstruir com precisão o seu transporte ao longo do leito de um rio.

"Há milhares de anos, Aristóteles ponderou sobre a questão dos seixos na praia e de como eles se tornam arredondados", disse Douglas Jerolmack, um geofísico da Universidade da Pennsylvania, nos Estados Unidos, e um dos coautores deste trabalho. "Contudo, até recentemente, as descrições da forma dos seixos foram sempre qualitativas e faltava-nos uma compreensão básica do processo de arredondamento."

Para enfrentar este problema, Jerolmack recrutou Gábor Domokos, um matemático da Universidade de Tecnologia e Economia de Budapeste, na Hungria, responsável pela descoberta do Gömböc, um objeto tridimensional invulgar com apenas 2 pontos de equilíbrio estático (um estável e outro instável). O Gömböc comporta-se de forma muito semelhante a um boneco sempre-em-pé, retornando sozinho ao seu ponto de equilíbrio estável independentemente da forma como é posicionado numa superfície horizontal. No entanto, ao contrário do boneco sempre-em-pé, a estrutura interna do Gömböc é homogénea, o que faz com que as suas propriedades mecânicas sejam determinadas apenas pela sua forma.

Tendo em conta que a abrasão tende a diminuir o número de pontos de equilíbrio estático das rochas, o Gömböc representa teoricamente o auge desse processo e ilustra como a forma per se pode armazenar informações vitais acerca da história natural de um objeto. Com base nesta premissa, Domokos cedo percebeu que poderia adaptar a conjetura de Poincaré (um famoso problema de matemática apenas recentemente resolvido) para descrever a evolução da geometria de estruturas tridimensionais, quando estas são submetidas a desgaste mecânico.

"A forma de um objeto pode, só por si, dizer-nos muita coisa", explicou Domokos. "Se formos a uma praia, vamos encontrar a história natural escrita debaixo dos nossos pés. Começámos a perceber que existe um código que podemos ler para compreendermos essa história."

A evolução dos contornos exteriores de um seixo rolado é orquestrada pela ação abrasiva produzida pelas colisões com outras rochas do leito fluvial, pelo que a história do seu percurso ao longo do rio está, de certa forma, inscrita na perda de massa resultante desse processo. Como não estão disponíveis dados relativos à massa dos seixos marcianos, Domokos desenvolveu um novo modelo matemático para determinar a perda de massa dos fragmentos de rocha observados pelo Curiosity usando apenas a sua forma. O seu trabalho demonstrou que, quando duas partículas de tamanho semelhante colidem entre si, a forma como influenciam a estrutura tridimensional uma da outra pode ser reduzida a um problema puramente geométrico, independentemente dos materiais que as constituem ou do ambiente onde se movem.

Modelo tridimensional da cratera Gale. Está assinalado a verde o local onde o Curiosity poisou.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS.

Com o objetivo de testar o modelo de Domokos, os investigadores realizaram uma série de experiências laboratoriais desenhadas para simular a abrasão natural de pequenos fragmentos rochosos. Recorrendo a um pequeno tambor em rotação, a equipa avaliou a evolução da forma e a perda de massa de cerca de 80 fragmentos de calcário com 15 a 35 mm de diâmetro. Os resultados mostram que a alteração da forma das rochas segue um padrão muito próximo do previsto pelo modelo matemático.

Em seguida, os investigadores compararam os resultados das experiências laboratoriais com dados recolhidos num rio de montanha, em Porto Rico. "Começámos na nascente, onde pedaços de rochas angulares se soltam das paredes do riacho e são arrastados para jusante", disse Jerolmack. "Apanhámos milhares de seixos a cada poucas centenas de metros, captámos imagens das suas silhuetas e registámos o seu peso." Os dados confirmaram, mais uma vez, que a relação entre a evolução da forma e a perda de massa é concordante com o previsto pelo modelo de Domokos.

Para explorar as consequências desta relação num ambiente comparável ao dos depósitos marcianos, os investigadores executaram a mesma análise a um conjunto de seixos rolados provenientes de um leque aluvial localizado a jusante de um desfiladeiro numa zona árida do Novo México, nos Estados Unidos. Os resultados demonstram que a distância percorrida por um seixo desde a sua origem a montante pode, de facto, ser inferida usando apenas a silhueta do seixo.

Com esta informação nas mãos, Jerolmack e os seus colegas voltaram-se para o caso particular de Marte. Usando imagens captadas pelo Curiosity, a equipa traçou os contornos de mais de 500 seixos exumados em dois afloramentos rochosos distintos localizados nas proximidades do leque aluvial que parte de Peace Vallis, um antigo desfiladeiro talhado nas montanhas da orla setentrional da cratera Gale. Aplicando o modelo matemático de Domokos, os investigadores descobriram que os seixos marcianos perderam aproximadamente 20% da sua massa original.

Para traduzir a perda de massa em distância percorrida, a equipa contou com os dados recolhidos no Novo México e em experiências laboratorais anteriores desenhadas para calcular o desgaste mecânico induzido pelos leitos fluviais em rochas com diferentes composições. Depois de considerarem a composição dos materiais presentes no interior da cratera Gale e o efeito mais reduzido da gravidade de Marte, os investigadores concluíram que os seixos viajaram cerca de 50 km!

Estes resultados confirmam que os depósitos sedimentares observados pelo robot da NASA tiveram origem no cimo das montanhas da orla setentrional da cratera Gale e reforçam a ideia de que Marte poderá ter albergado no passado condições favoráveis à vida tal como a conhecemos. "Temos agora uma nova ferramenta que podemos usar para ajudar a reconstruir ambientes antigos na Terra, em Marte e noutros corpos planetários onde também encontramos rios, como [por exemplo] em Titã", explicou Jerolmack.

Podem encontrar todos os detalhes deste trabalho aqui.

Cassini envia imagens espetaculares do polo norte de Encélado

A região do polo norte de Encélado vista pela sonda Cassini, a 14 de outubro de 2015 (resolução aproximada de 35 metros/píxel).
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

A Cassini enviou anteontem para a Terra as melhores imagens de sempre das latitudes mais setentrionais de Encélado. Captadas no seu mais recente encontro com a pequena lua de Saturno, as imagens revelam uma estranha paisagem crivada de crateras rasgadas por fraturas profundas.

As crateras Al-Haddar, Shahrazad e Dunyazad numa imagem captada pela Cassini, a 14 de outubro de 2015 (resolução aproximada de 60 metros/píxel).
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

"As regiões setentrionais são cruzadas por uma rede de fendas muito finas que seccionam as crateras", disse Paul Helfenstein, investigador da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, e um dos membros da equipa de imagem da missão Cassini. "Estas fendas finas são ubíquas em Encélado, e vemos agora que também se estendem pelos terrenos no lado norte."

A Cassini tem agendado um novo encontro com Encélado no próximo dia 28 de outubro, desta vez sobre a região do polo sul. Durante o encontro, a sonda da NASA irá realizar uma passagem rasante através das plumas de vapor de água e partículas de gelo que se elevam nesta região. Com esta passagem, os cientistas esperam recolher dados que permitam uma visão mais detalhada dos processos geológicos responsáveis pela manutenção de um oceano global no interior da lua.

Grande Mancha Vermelha de Júpiter continua a encolher

Mapa da atmosfera de Júpiter construído com imagens obtidas pelo telescópio espacial Hubble, a 19 de janeiro de 2015.
Crédito: NASA/ESA/Goddard/UCBerkeley/JPL-Caltech/STScI/adaptado por Sérgio Paulino.

Uma equipa de investigadores usou o telescópio espacial Hubble para produzir um conjunto de mapas detalhados da atmosfera tumultuosa de Júpiter. Estes novos mapas são os primeiros a serem produzidos pelo Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), um projeto dedicado a criar uma série de retratos anuais dos 4 planetas gigantes do Sistema Solar, com o objetivo de ajudar os cientistas a compreender a evolução e dinâmica das atmosferas destes mundos distantes.

Os retratos agora divulgados foram construídos com imagens captadas pela Wide Field Camera 3 com um intervalo de 10 horas (aproximadamente o equivalente ao período de rotação de Júpiter), o que tornou possível a determinação da velocidade dos ventos jovianos e a identificação de fenómenos atmosféricos raramente observados no planeta. "Cada vez que olhamos para Júpiter, obtemos pistas intrigantes de que está a acontecer algo verdadeiramente emocionante", disse Amy Simon, investigadora do Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, nos Estados Unidos, e membro da equipa do projeto OPAL. "Esta vez não é exceção."

Movimento das nuvens de Júpiter num período aproximado de 10 horas. Em baixo são visíveis destacadas duas pequenas imagens da Grande Mancha Vermelha, em comprimentos de onda na banda do azul (à esquerda) e do vermelho (à direita).
Crédito: NASA/ESA/Goddard/UCBerkeley/JPL-Caltech/STScI.

As novas imagens confirmam que a Grande Mancha Vermelha (GMV) continua a encolher, mantendo assim a tendência que se tem verificado nas últimas duas décadas. A tempestade tem agora cerca de 16260 km de comprimento - aproximadamente menos 240 km do que tinha em 2014. Nos últimos 3 anos, o eixo maior da tempestade diminuiu a um ritmo superior ao de anos anteriores, no entanto as mudanças agora observadas são mais consistente com a tendência a longo prazo.

A GMV continua mais laranja do que vermelha, e o seu centro, normalmente com uma cor mais intensa, apresenta-se agora menos proeminente. Nas novas imagens podemos observar um fino filamento estendendo-se por quase a totalidade do comprimento do vórtice central. Esta estrutura roda e distorce-se no período de 10 horas que separa os dois conjuntos de imagens, movendo-se pela ação de ventos que sopram a velocidades entre os 360 e 540 km/h!

Estrutura em forma de onda observada na Cintura Equatorial Norte de Júpiter. Imagem em cores falsas obtida pelo telescópio espacial Hubble, a 19 de janeiro de 2015. As setas mostram a localização dos ciclones, enquanto que as barras indicam a onda.
Crédito: NASA/ESA/Goddard/UCBerkeley/JPL-Caltech/STScI.

Na Cintura Equatorial Norte, os investigadores descobriram ainda uma estrutura invulgar em forma de onda, até agora apenas observada em imagens do planeta captadas em 1979 pela sonda Voyager 2. Esta estrutura parece viajar numa região ponteada por ciclones e anticiclones e tem uma morfologia semelhante às ondas baroclínicas observadas na atmosfera terrestre, em locais onde se formam ciclones.

"Pensámos até agora que a onda observada pela Voyager 2 poderia ter sido uma mera casualidade", disse Glenn Orton, investigador do Laboratório de Propulsão a Jato, nos Estados Unidos, e membro da equipa responsável por este trabalho."Como se constantou, é apenas um fenómeno raro!" De acordo com os investigadores, a onda poderá ter origem numa camada límpida sob as nuvens, tornando-se apenas visível quando se propaga para o lençol de nuvens na camada superior.

Além de Júpiter, foram observados ainda Neptuno e Urano. Os mapas destes 2 planetas deverão ser disponibilizados em breve no arquivo público do projeto. Saturno será adicionado posteriormente. "É realmente emocionante o valor a longo prazo do programa OPAL", afirmou Michael H. Wong, investigador da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, e membro da equipa responsável pelo trabalho. "A coleção de mapas que iremos acumular ao longo do tempo vai ajudar os cientistas a compreender não só a atmosfera dos nossos planetas gigantes, como também a atmosfera dos planetas que estão a ser descobertos em redor de outras estrelas, e a atmosfera e os oceanos da Terra, também."

Este trabalho foi publicado na semana passada na revista Astrophysical Journal e pode ser encontrado aqui.