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Cassini em expedição: sob o domínio de Saturno

Milhares de anéis e 18 luas de gelo compõem o universo do segundo maior planeta do sistema solar. A nave americana Cassini irá até lá para conferir toda sua grandeza.

Por Da Redação - Atualizado em 31 out 2016, 18h31 - Publicado em 31 dez 1990, 22h00

Milhares de anéis e 18 luas de gelo compõem o universo do segundo maior planeta do sistema solar. A nave americana Cassini irá até lá para conferir toda sua grandeza.

Por Flávio Dieguez e Márcia Rocha

Quando as naves americanas Voyager foram lança-das ao espaço, no início dos anos 70, tinham como missão obter as primeiras imagens detalhadas dos mais distantes planetas, cuja estrutura não pode ser examinada apenas ao telescópio. Mas assim acabaram abrindo um novo capítulo na conquista do sistema solar, pois essa região é ocupada por corpos muito diferentes da Terra e dos seus poucos vizinhos — a Lua, Mercúrio, Vênus, Marte e seus dois satélites, Fobos e Deimos, todos constituídos, basicamente, por rochas e metais. A partir de 1980, em vez disso, os cientistas descortinaram uma grande diversidade de mundos, construídos segundo uma bizarra arquitetura de gelos e de gases. Nessa nova vitrine de criações cósmicas, Saturno, o segundo maior planeta do sistema solar, ocupa um lugar especial. Antes de mais nada, por causa dos anéis — milhões de rochas geladas que flutuam praticamente encostadas à superfície do planeta, as mais próximas a apenas 17 000 quilômetros, 5 por cento da distância entre a Terra e a Lua. Em compensação, espalham-se no espaço como uma finíssima lâmina de 80 000 quilômetros de extensão e 2,5 quilômetros de espessura. O resultado é um inigualável espetáculo de equilíbrio e harmonia, no qual as rochas contrabalançam a imensa gravidade de Saturno girando à velocidade de 50 000 quilômetros por hora.Não menos impressionante, porém, é o cortejo de satélites do planeta, composto por nada menos que dezoito corpos celestes das mais variadas formas e tamanhos. Titã, por exemplo, o maior deles, é um verdadeiro achado cósmico. Por incrível que pareça, embora gelado e sem água, ele pode conter pistas importantes sobre a química da vida. Primeiro, porque possui uma atmosfera parecida à da Terra; é uma das três únicas luas dotadas de ar, junto com Tritão, de Netuno, e Io, de Júpiter. Mas apenas a Terra e Titã contêm ar com uma grande proporção de nitrogênio misturado a um pouco de metano. Em segundo lugar, ambos apresentam substâncias como o ácido cianídrico, o cianogênio e o cianoacetileno, consideradas as precursoras das moléculas orgânicas. Parece significativo que as mesmas substâncias tenham se formado em ambientes tão diferentes, e diversos cientistas, atualmente, debruçam-se sobre essa questão. Entre eles está o físico brasileiro Carlos Vianna Speller, da Universidade Federal de Santa Catarina. De posse dos dados das Voyagers, ele criou um simulacro da atmosfera titaniana em seu laboratório e agora se dedica a bombardeá-la com radiação. Assim, pretende descobrir como se formaram as substâncias que, na Terra, precederam o aparecimento dos seres vivos. “Queremos deslindar os meandros dessa química”, conta.Os americanos, por outro lado, pretendem abordar essa questão mais diretamente. Estão se preparando para lançar a sonda automática Cassini, cuja meta é estacionar numa órbita próxima de Saturno e, de lá, enviar uma nave auxiliar à superfície de Titã. Equipada com inúmeros instrumentos científicos e uma câmara de TV, a pequena sonda será lançada até 1996. E quando chegar ao destino, em 2002, vai encontrar um mundo que é quase um planeta. Titã tem um raio de aproximadamente 2 000 quilômetros, não muito menor que o de Mercúrio, que mede 2 500 quilômetros, ou o de Marte, com 3 000 quilômetros. Além disso, é coberto por extensos mares de hidrocarbonetos — parentes químicos da gasolina, de grande importância nos fenômenos estudados por Speller. Esses líquidos poderiam compensar a falta da água, tão necessária às reações químicas.No entanto, ao contrário dos planetas mais conhecidos, metade do corpo de Titã é feito de gelo, pois a água era um material extremamente abundante em todo o sistema solar na época de sua formação. Os planetas e luas mais próximos do Sol, devido ao calor, perderam a maior parte de sua cota. Mas, além da órbita de Marte, a água e outras substâncias geladas condensaram-se na forma de corpos celestes. Nos outros satélites saturnianos, a importância dessa matéria-prima chega a ser maior que em Titã, pois contém de 60 a 70 por cento de gelo. Curiosamente, esses mundos distantes acabam tendo uma vida geológica mais ativa que alguns astros rochosos. É que o gelo é mais fácil de moldar — por exemplo, por meio da energia liberada durante o impacto de meteoros.Esses últimos, efetivamente, produzem mudanças drásticas nos arredores de Saturno, como se vê em Japeto, a segunda lua em tamanho, que tem metade de sua superfície coberta por uma estranha substância escura. A idéia é que se trata de uma espécie de lava, isto é, matéria do interior do satélite que, sob um forte impacto externo, fundiu-se e vazou para a superfície. “Imaginamos que essa pasta contenha amônia, gelo de água e algum outro composto escuro, de natureza incerta” arriscam os planetologistas Laurence Soderblom e Torrence Johnson, ligados à agência americana NASA. Eles afirmam que, antes dos anos 80, já se esperava que os satélites de Saturno, assim como os de Júpiter, apresentassem alto grau de atividade geológica.”Mas os resultados foram muito mais amplos que o esperado”. acrescentam. Réia, uma lua quase do mesmo tamanho que Japeto (com 1500 quilômetros de raio), exibe os mesmos estranhos vazamentos escuros. Em outros satélites, como Tétis, existem largas rachaduras superficiais, provavelmente devido a fortes tensões em sua crosta gelada. O próprio Saturno é um gigante de gelo, mas nesse caso há um componente adicional: a imensa massa de gases que o circunda. Embora seja 750 vezes maior que a Terra, Saturno é o planeta mais rarefeito de todo o sistema solar — se fosse possível colocá-lo em uma bacia com água, flutuaria.Isso não quer dizer que seja leve, pois é 95 vezes mais pesado que a Terra. No entanto, apenas o seu núcleo, com 5 por cento do volume total, é constituído por gelo e rocha sólida. Acima dessa, existe um mar de hidrogênio líquido e o resto são gases de hidrogênio e hélio, os mais leves da natureza. Isso faz com que a densidade do planeta se torne menor que a da água”, ensina o planetologista Oscar Matsuara, da Universidade de São Paulo (USP). Outra conseqüência da massa gasosa é que ela dá a Saturno uma superfície extremamente turbulenta, já que, apesar de todo seu tamanho, ele leva somente 10 horas e 32 minutos para completar uma volta em torno de si mesmo.Como se vê, muito se aprendeu desde o tempo em que Saturno foi descoberto — ele já era conhecido pelos sábios da Babilônia, no século VII a.C. A cerca de 1 bilhão de quilômetros da Terra, era o mais longínquo planeta conhecido pelos antigos. Posteriormente, a descoberta dos anéis maravilhou o mundo. O autor da façanha foi o italiano Galileu Galilei (1564-1642), que, em julho de 1610, observou duas estranhas “orelhas” nas bordas do planeta. Seu telescópio mostrava apenas as extremidades dos anéis, pois apareciam dos lados de Saturno, bem nítidas contra o céu escuro; não permitia ver a pane central, ofuscada pelo astro, ao fundo. Assim, o enigma só foi decifrado em 1656, pelo astrônomo holandês Christiaan Huygens (1629-1695). No século seguinte, um outro engano seria derrubado pela argúcia do físico francês Pierre Simon de Laplace (17491827). A história começou com o astrônomo italiano Gian Domenico Cassini (1625-1712), que descobriu a divisão dos anéis em faixas concêntricas.Mesmo depois disso, no entanto, continuou-se a pensar que os anéis eram sólidos e formavam um único bloco — uma teoria absurda, segundo Laplace. Se os anéis formassem um bloco, disse ele, seriam destruídos por sua própria rotação, pois seu aro interno, mais próximo de Saturno, sofreria uma atração gravitacional mais intensa. Como conseqüência, tenderia a girar mais rapidamente. Já o aro externo, mais distante e menos solicitado pela força, giraria com mais lentidão. Em suma, a diferença de velocidade entre as panes destroçaria o suposto corpo único e íntegro. Por ironia, parece ter sido exatamente assim que os anéis surgiram — pelo menos é o que pensam os defensores da hipótese de que eles são os restos de um antigo satélite.Dessa vez o raciocínio pioneiro coube ao francês Édouard Roche (1820-1883), que, não contente em aceitar a idéia de Laplace, decidiu aplicá-la a um corpo qualquer. Perguntou se, então, o que aconteceria se a Lua se aproximasse cada vez mais da Terra. A resposta, é claro, teria de ser semelhante àquela que se havia obtido com os anéis: o hemisfério mais próximo da Terra seria atraído com mais força e acabaria separando-se do hemisfério mais distante. De acordo com as contas de Roche, a Lua se desintegraria quando estivesse a 15 563 quilômetros do centro da Terra. Hoje, ela está segura, pois encontra-se a 384 000 quilômetros de distância e está se afastando gradualmente. Mas há 350 milhões de anos, a apenas 18 000 quilômetros, passou bem perto da desintegração. A mesma sorte não tiveram os anéis, pois, nesse caso, o raio de Roche é de cerca de 150 000 quilômetros, contados a partir do centro de Saturno — e o mais externo deles está a pouco mais de 136 000 quilômetros de distância. Assim, eles podem ter se originado de um ou vários satélites que passaram o limite e foram destruídos.Até que as imagens das Voyagers chegassem à Terra ninguém foi capaz de antever toda a riqueza de movimentos de que são capazes essas pequenas rochas geladas. Perfiladas em milhares de faixas — e não três, como ainda se supunha dez anos atrás —, elas às vezes se apresentam emboladas, torcidas como urna rosca, ou mesmo alinhadas numa reta, em flagrante desafio à geometria circular das órbitas.Análises recentes revelam que esses fenômenos devem-se à influência gravitacional de miniluas imersas na vasta planície dos anéis. Elas impedem que as pequenas rochas se misturem, e assim criam inúmeras faixas orbitais estreitas. Por isso, recebem o apelido de “pastoras”, embora em muitos casos, em vez de guiar, esse tipo de ação sirva para subverter o movimento mais usual das rochas geladas. Os anéis, então, assumem as configurações torcidas, alinhadas ou emboladas. Além desse papel peculiar, as seis miniluas identificadas até agora fazem uma ponte entre as rochas dos anéis e os satélites.Com os seus 250 quilômetros de diâmetro, em média, elas criam uma escala crescente de tamanho que começa com os 50 metros das pequenas rochas e vai até os satélites, com um diâmetro de 1000 quilômetros ou mais. Em vista disso, já não há muito sentido em diferenciar anéis e satélites, pois algumas miniluas são quase tão grandes como alguns dos menores satélites. Também é possível que novas “pastoras” sejam descobertas nos próximos anos: é difícil discerni-las no emaranhado de anéis. Por último, mas não menos interessante, há miniluas que partilham a órbita dos satélites mais próximos.Essa curiosa circunstância, embutida nas leis da gravitação, havia sido prevista em 1772 pelo matemático francês Joseph Louis Lagrange, mas nunca havia sido observada. Com toda a justiça, os corpos nessa situação são chamados de satélites lagrangianos. Fatos como esse denunciam a acanhada perspectiva que se tinha do sistema solar, até época recente. Ao mesmo tempo, revelam que os planetas têm uma dinâmica de riqueza aparentemente inexaurível. Galileu chocou os seus contemporâneos quando mostrou que os mundos distantes não eram diferentes da Terra. Reconhecer essa semelhança foi um grande avanço, naqueles tempos. Hoje, esses mundos que, mesmo entre iguais, pode haver um universo de diferenças.

Para saber mais:

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Climas do outro mundo (SUPER número 6, ano 2)

Os primeiros passos da vida nos desertos gelados de Titã

Com uma temperatura de 150 graus negativos e praticamente nenhuma água em estado líquido, Titã não parece ser um bom local para o desenvolvimento da vida. Apesar disso, contém ácido cianídrico, cianogênio e cianoacetileno – substâncias que na cálida e úmida Terra, há 4 bilhões de anos, foram decisivas para o surgimento dos seres vivos. Mas como puderam formar-se nas adversas paisagens titanianas? Essa é a pergunta que o físico Carlos Vianna Speller procura responder — mesmo sem sair de seu laboratório, em Florianópolis, SC. Para isso, reproduziu a receita da atmosfera de Titã numa câmara fechada, do tamanho de uma caixa de fósforo, e bombardeia essa mistura de gases com radiação. Agora espera que a energia radioativa force as reações químicas entre os gases: isso pode ter acontecido em Titã, pois no espaço também há radiação.Parecida com o ar da Terra primitiva — antes que as bactérias começassem a fabricar oxigênio —, a atmosfera titaniana contém 95 por cento de nitrogênio, 5 por cento de metano e menor quantidade de argônio. A diferença é que é muito rarefeita e fria. Essas condições extremas, copiadas por Speller sugerem uma analogia curiosa. “É como se a Terra tivesse sido colocada no congelador.” O físico não espera provar, logo de saída, que os gases são a matéria-prima das substâncias orgânicas Mas já confirmou que, sob a blitz radioativa, eles tornam-se eletricamente carregados e formam grupos. Seria o primeiro passo para a união dos gases simples em uma arquitetura química maior e mais complicada.

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