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As luas geladas e suas implicações para a astrobiologia: pelos anéis de Saturno

Parte IV

No começo da nossa viagem pelas “luas geladas” conversamos sobre o que elas precisam ter para receber essa definição (aqui). Também falamos sobre Europa, uma das “luas geladas” mais famosas nos últimos anos (aqui), e sobre Ganimedes, Calisto e Io (e aqui). Hoje iremos ainda mais longe no nosso Sistema Solar a fim de explorar as “luas geladas” de Saturno.

Qualquer lua que seja coberta de gelo pode ser uma “lua gelada”?

Como no texto anterior, gostaria de começar resgatando um trechinho do nosso primeiro texto antes de mergulhar nas nossas novas luas. “Luas geladas” são satélites naturais, cobertos principalmente por gelo, que orbitam os gigantes gasosos do nosso Sistema Solar, sendo eles Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Para que sejam chamados de “luas geladas” é necessário que esses satélites apresentem três características: (1) a presença de um meio líquido, (2) uma fonte de energia, e (3) condições necessárias para a formação de moléculas complexas. Esses quesitos também são considerados responsáveis pelo surgimento e pela manutenção da vida.

Saturno e seus anéis

Comumente vemos Saturno sendo representado, em desenhos e esquemas, envolto por um anel. Porém, se fossemos desenhar o planeta como ele realmente é, ele ficaria muito mais complexo. Saturno possui mais de dez anéis constituídos essencialmente por gelo, poeira e rochas. Além disso, o planeta conta com 62 luas confirmadas até agora. Embora Saturno apresente tantos satélites, apenas duas são classificadas como “luas geladas” e hoje vamos conhecê-las um pouco mais de perto.

Anéis de Saturno

Figura 1. Anéis de Saturno compostos por gelo, poeira e rochas. Fonte: Nasa NASA/JPL-Caltech/SSI.

 Um encontro com Titã

Titã é a maior lua de Saturno e a segunda maior do nosso Sistema Solar, perdendo apenas para Ganimedes (vista na parte III). Titã é também o único satélite do Sistema Solar com uma atmosfera densa e evidência de corpos de água líquida e estável (lagos e rios) em sua superfície.

Titã

Figura 2. Vista de Titã pela Cassini. Fonte: Nasa NASA/JPL-Caltech/SSI.

Modelos teóricos predizem que uma camada de água líquida poderia existir abaixo do gelo na superfície da lua, desde que houvesse uma quantidade suficiente de amônia misturada à água, reduzindo sua temperatura de congelamento. Dessa forma, acredita-se que Titã seja dividida (da superfície para o centro) em uma camada de gelo, uma camada líquida de água e amônia, outra camada de gelo e um núcleo rochoso.

As informações obtidas até agora sobre o oceano de água no interior de Titã não sugerem que ela seja uma boa candidata para o desenvolvimento de formas de vida. Isso porque a camada de gelo sobre a lua parece ser bastante rígida, o que dificultaria as trocas de material entre a superfície e o oceano. Além disso a segunda camada de gelo sobre a crosta isolaria o oceano do núcleo rochoso, impossibilitando a existência dessa interface considerada de extrema importância para o surgimento da vida.

Ainda assim, o oceano aquoso não é o único ambiente de Titã onde poderíamos procurar formas de vida. Caso a vida tenha surgido lá, o ambiente da lua provavelmente levaria os organismos a desenvolverem características muito diferentes de qualquer um existente na Terra. Enquanto todas as formas de vida terrestre usam água como meio líquido, é concebível que a vida em Titã poderia utilizar outros componentes como metano e etano. Outro fator de interesse na busca por vida em Titã consiste no fato de sua atmosfera ser quimicamente ativa, conhecida por ser rica em compostos orgânicos; o que levou a especulações sobre se precursores químicos da vida poderiam ter sua origem lá.

Dessa forma, o ambiente de Titã, embora muito diferente do terrestre, possuiria os requisitos para a vida: (1) metano e etano na forma líquida encontrados em corpos líquidos na superfície do planeta; (2) provavelmente obtida através da radiação solar, que embora seja muito menor, quando comparada à da Terra, ainda suportaria formas de vida de crescimento lento; (3) proveniente da atmosfera quimicamente ativa e derivadas de metano e etano.

 

Um pulo em Encélado

Encélado é a sexta maior lua de Saturno e é aproximadamente 10 vezes menor do que Titã. Estima-se que a lua seja formada por um núcleo rochoso, envolto por um oceano líquido e uma crosta de gelo na superfície.

Encélado

Figura 3. Vista de Encélado pela Cassini com foco nas plumas de água e gelo no polo sul da lua. Fonte: Nasa NASA/JPL-Caltech/SSI.

As primeiras informações sobre Encélado vieram das espaçonaves Voyager Ie II. As mais recentes, porém, foram obtidas pela Cassini em 2005, que revelou mais detalhes sobre a superfície da lua e também confirmou a emissão de plumas de vapor de água e gelo no polo sul da Lua. Cassini também mostrou a existência de uma fina atmosfera ao redor de Encélado e confirmou que sua superfície era composta principalmente por água, gás carbônico e compostos orgânicos simples. O fato de ser totalmente coberta por gelo, torna a lua um dos objetos que mais reflexivos do Sistema Solar. Por refletir a maior parte da luz, a superfície de Encélado é mais fria do que a dos outros satélites de Saturno, podendo atingir -198oC.

Por não possuir água líquida em sua superfície, a existência de vida em Encélado estaria condicionada a presença de água líquida em seu interior. E o movimento da lua em torno de Saturno e a presença das plumas são evidências da presença de um oceano global localizado logo abaixo da gamada superficial de gelo.

Um fator de extremo interesse para a astrobiologia é a relativa facilidade de coleta de amostras do oceano de Encélado através das plumas. Coletar material proveniente do oceano diretamente da atmosfera, dispensando missões de pouso e perfuração do gelo da superfície, como se planeja fazer em Europa no futuro, torna a pesquisa de vida em Encélado mais atrativa e economicamente viável com a tecnologia espacial atual.

Então, se olharmos para os nossos critérios de definição de luas geladas teríamos: (1) água existente na forma líquida encontrada logo abaixo da superfície; (2) força de maré originada no oceano interno da lua causada pela interação da lua com Saturno; (3) principalmente suprida pela interação água líquida-núcleo rochoso.

E assim encerramos nosso passeio por Saturno e suas luas! Até a próxima! 🌚❄

Referências:

CANUP, R. M.; WARD, W. R. Formation of the gallilean satellites: conditions of accretionsThe Astronomical Journal, v. 124, n. 6, p. 3404-3423, 2002.

FILACCHIONE, G. et al. Saturn’s icy satellites investigated by Cassini-VIMS: I. Full-disk properties: 350–5100 nm reflectance spectra and phase curves. Icarus, v. 186, n. 1, p. 259-290, 2007.

GALANTE, D. et al. Astrobiologia [livro eletrônico]: uma ciência emergente. Tikinet Edição: IAG/USP, São Paulo, 2016.

IRWIN, L. N.; SCHULZE-MAKUCH, D. Assessing the plausibility of life on other worlds. Astrobiology, v. 1, n. 2, p.143-160, 2001.

PASACHOFF, Jay M.; FILIPPENKO, Alex. The Cosmos: Astronomy in the new millennium. Cambridge University Press, 2013.

SCHUBERT, G. et al. Interior composition, structure and dynamics of the Galilean satellites. Jupiter: The planet, satellites and magnetosphere, v. 1, 2004.

SHOWMAN, A. P.; MALHOTRA, R. The Galilean satellites. Science, v. 286, p. 77-84, 1999.

WORTH, R. J.; SIGURDSSON, S.; HOUSE, C. H. Seeding life on the moons of the outer planets via lithopanspermia. Astrobiology, v. 13, p. 1155-1165, 2013.

 

 

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Bell Burnell, uma história para se inspirar

Em tempos de retrocessos políticos é muito importante buscarmos forças para continuar nas lutas diárias, seja lá qual for a luta que você escolheu se dedicar. Hoje contamos aqui a história de uma mulher cientista (uma das principais astrofísicas do Reino Unido), pessoa generosa que dedica a sua vida por uma ciência que é inclusiva e garantimos que sua história é pura inspiração! Estamos falando da astrônoma Dame Susan Jocelyn Bell Burnell (momento dos aplausos!)

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Para começar podemos voltar à 1967, quando Bell Burnell estava na pós-graduação na Universidade de Cambridge, no Reino Unido. Foi nesse período que ela encontrou o primeiro Pulsar, que é uma estrela de nêutrons que transforma energia rotacional em energia eletromagnética. U-a-u! Mas o que é isso mesmo?

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Quando uma estrela morre, ela pode ter alguns tipos de finais diferentes, dependendo de sua massa. Se for uma estrela relativamente leve (como o nosso sol), ela poderá virar uma anã branca. Se for uma estrela com muita massa ela poderá virar um buraco negro ou uma estrela de nêutrons, também chamada de Pulsar, que foi observada no espaço pela primeira vez em 1967 por Bell Burnell.

Os Pulsares ou estrelas de nêutrons possuem um campo magnético muito grande e, ao fazerem rotação, feixes de radiação escapam pelos pólos magnéticos criando uma luminosidade como um farol no universo.

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Créditos: Michael Kramer (University of Manchester)

Quando Burnell trouxe esse grande conhecimento astronômico para o mundo era orientada pelo professor Antony Hewish e tinha em sua equipe o colega astrônomo Martin Ryle, que ganharam o Prêmio Nobel de Física em 1974 por conta da descoberta de Bell Burnell, no lugar dela. A comunidade científica nunca aceitou o fato de Bell Burnell não ser devidamente premiada mas em seus relatos, a astrofísica dizia que era apenas uma estudante de ciências e já ganhar o Prêmio Nobel não seria muito adequado…(WHAT?) [1]

Porém, Bell Burnell continuou sua carreira como pesquisadora em astrofísica e brilhou como um farol de Pulsar! Aos 75 anos, Burnell é professora de Astrofísica na Universidade de Oxford, e Chanceler da Universidade de Dundee. E mais recentemente, recebeu reconhecimento em setembro deste ano ganhando o Prêmio Especial de Inovação em Física Fundamental, do Breakthrough of the Year, levando US$ 3 milhões!

E o melhor está por vir! Pois bem, essa semana, durante a cerimônia de entrega da premiação, Burnell irá investir os US$ 3 milhões em bolsas de estudos para mulheres, refugiados e pessoas de etnias minoritárias, com o intuito de promover a diversidade na ciência. Isso mesmo, minhas caras e meus caros, essa mulher, que teve a vida injustiçada como muitas de nós irá lutar para que mais mulheres tenham espaço na carreira científica, não só mulheres como outras minorias. Acho que essa atitude é um lindo pisar nas costelas da sociedade patriarcal, não é mesmo? Em entrevista Burnell ainda disse: “Não quero e nem preciso do dinheiro sozinha, e me pareceu que essa era a melhor maneira de usá-lo”. Olhem bem para esse rostinho da década de 60, respire fundo e continue a lutar. [2]

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Créditos: ROGER W HAWORTH/WIKIMEDIA COMMONS

Referências

[1] Revista Galileu – 2018 https://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2018/09/excluida-do-nobel-astronoma-ganha-premio-de-fisica-50-anos-depois-da-incrivel-descoberta.html

[2] BBC – 2018 https://www.bbc.com/portuguese/geral-45432286

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Quando o segundo sol chegar…

…ou um outro planeta presente no sistema solar

Se você estava vivo no Brasil nos últimos 15 anos, tenho certeza que você já ouviu a música Segundo Sol, composta por Nando Reis e imortalizada na voz da querida Cássia Eller (sempre viva em nossos corações). Esses dias eu estava ouvindo a explicação do próprio Nando sobre a letra dessa música e ele conta que uma amiga espiritualista acreditava na possibilidade de existir um segundo sol (que não seria necessariamente um sol, mas um astro) que teria uma influência na vida das pessoas quando estivesse próximo a orbita da Terra.

Para os mais céticos parece uma loucura. Mas essa teoria está totalmente incorreta? Nesse texto trato dos relatos históricos e aspectos científicos da descoberta de um outro planeta presente no sistema solar.

Nibiru

Nancy Lieder é uma moradora do estado de Wisconsin nos EUA que afirma que na sua infância foi contatada por entidades extraterrestres cinzentas chamadas Zetas, que implantaram um dispositivo de comunicação em seu cérebro e a informaram que um planeta chamado Nibiru, ou o “Planeta X”.

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Nancy e seus amigos Zetas lá no painel do fundo

Segundo a descrição de Lieder, feita em 1995, o Planeta X teria cerca de quatro vezes o tamanho da Terra e estaria muito próximo da Terra no dia 27 de maio de 2003. Esse rolê todo faria com que a rotação terrestre ficasse completamente parada por cerca de 6 dias. Além disso, a aproximação de Nibiru iria desestabilizar os do pólos da Terra e gerar uma mudança de pólos, causada pela atração magnética entre o núcleo da Terra e do magnetismo que passa pelo planeta.

Eu, particularmente, acho essa história digna do Cabo Daciolo, não é mesmo? Com certeza a mudança dos polos da Terra é o que iria mudar eixo de tudo, virar o planeta de cabeça pra baixo (como se no universo tivesse parte de cima e parte de baixo) pra finalmente rolar a instalação da Ursal.

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Olha aí o mapa de ponta cabeça claramente depois da inversão de polos de Nibiru

Mas Nancy não foi a única a acreditar na chegada de um planeta externo não, ouviu?

Em 2012, Rodney Gomes, um cientista do Observatório Nacional do Brasil, modelou as órbitas de 92 objetos do cinturão de Kuiper e descobriu que seis delas eram mais alongadas do que o esperado. Rodney concluiu que a explicação mais simples era a atração gravitacional de um planeta distante. Dois anos depois, os astrônomos Konstantin Batygin e Mike Brown também se depararam com a possibilidade de existência de outro planeta que faria parte do sistema solar (não é Plutão, ok?). Em 2016 eles publicaram o artigo “Evidence for a distant giant planet in the solar system” mostrando os cálculos que evidenciavam a existência do planeta, que seria realmente gigantesco.

Os cálculos orbitais sugeriram que, se existir, este planeta tem a massa cerca de nove vezes maior que a massa da Terra e sua órbita seria um caminho elíptico ao redor do Sol que dura cerca de 20 mil anos. A sua menor distância da Terra seria o equivalente a 200 vezes a distância Terra-Sol, ou 200 unidades astronômicas. Essa distância o colocaria muito além de Plutão, no reino dos corpos gelados conhecidos como o cinturão de Kuiper.

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Em laranja, a órbita do Planeta 9

 Apesar das evidências a respeito da sua massa e da sua órbita, a localização do Planeta 9 ainda é desconhecida pois ele poderia estar em qualquer lugar de sua imensa orbita. No final do artigo os cientistas deixam claro que o propósito não era, de forma alguma, “perturbar” a ciência e sim mostrar as evidências encontradas em seus cálculos. Brown declarou: “Adoraria encontrá-lo, mas também ficaria feliz se outra pessoa o encontrasse. É por isso que estamos publicando este estudo. Esperamos que pessoas se inspirem e comecem a buscá-lo”.

                Na minha humilde opinião, se esse planeta vier, que venha logo.

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Referências

  1. BATYGIN, Konstantin; BROWN, Michael E. Early dynamical evolution of the Solar System: Pinning down the initial conditions of the Nice model. The Astrophysical Journal, v. 716, n. 2, p. 1323, 2010.
  2. BATYGIN, Konstantin; BROWN, Michael E. Evidence for a distant giant planet in the solar system. The Astronomical Journal, v. 151, n. 2, p. 22, 2016.
  3. BRASSER, R. et al. An Oort cloud origin for the high-inclination, high-perihelion Centaurs. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 420, n. 4, p. 3396-3402, 2012.
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Sonda Parker: nunca conseguimos “um lugar ao Sol” tão rápido

Lançada no dia 12 deste mês, a Parker Solar Probe, da NASA, ainda não chegou ao seu destino, o nosso Sol. Isso deve acontecer apenas em novembro. Mas não é por falta de velocidade: depois de pegar carona em um foguete Delta IV Heavy e na gravidade de Vênus, a sonda poderá atingir 700 mil km/h – o suficiente para se fazer o trajeto entre Nova York e São Paulo em um minuto. É a maior velocidade atingida por qualquer coisa que a humanidade já construiu.

Tendo custado US$1,5 bilhão, a sonda, que tem mais ou menos o tamanho de um carro, também tem outros superlativos. A uma distância de 6 milhões de quilômetros do Sol, é o instrumento que vai chegar mais próximo da nossa estrela do que qualquer outro que já enviamos para lá. E a Parker quebrará o recorde de proximidade por uma margem absurda: segundo a NASA, a sonda que mais conseguiu se aproximar do Sol foi a Helios 2, que em 1976 ficou a pouco mais de 43 milhões de quilômetros do Sol – apenas um pouco mais próxima que Mercúrio, que orbita a nossa estrela a uma distância de quase 60 milhões de quilômetros. O nosso planeta, em comparação, está a quase 150 milhões de quilômetros do Sol. E ainda bem.

Parker Solar Probe Launch

Delta IV Heavy no momento em que decolou a partir da base da Força Aérea Americana no Cabo Canaveral, Flórida, levando a sonda que vai “tocar” o Sol

A Parker é, também, a primeira sonda batizada com o nome de uma pessoa viva. O físico homenageado, Eugene Parker, é professor emérito de Astronomia e Astrofísica na Universidade de Chicago e no fim dos anos 1950 foi um dos primeiros a se debruçar sobre o que hoje conhecemos como ventos solares (que causam as lindas auroras boreais ou austrais quando se encontram com o campo magnético da Terra). À época, ele achava que matéria de altas velocidades e magnetismo escapavam do Sol constantemente, afetando planetas em todo o Sistema Solar.

Depois de muita observação, ele propôs várias ideias sobre como estrelas perdem energia – nosso Sol, inclusive. Daí veio com o conceito de vento solar e toda a intrincada relação entre plasma, partículas de energia e campos magnéticos que causam o fenômeno. Ele também pesquisou as causas de um fenômeno estranho – o fato de que a coroa solar, ou a “atmosfera” do Sol, é muito mais quente que a superfície da estrela. Muito. Para se ter uma ideia, a superfície do Sol queima a cerca de 5.500°C. A coroa é 300 vezes mais quente que isso e os pesquisadores estão atrás de explicações.

Em um comunicado na NASA na ocasião em que a sonda foi renomeada em homenagem a Parker, Nicola Fox, física da Universidade Johns Hopkins que trabalha no projeto, disse que a Parker “irá responder questões sobre física solar que tem nos intrigado por mais de seis décadas” – inclusive essa diferença de temperatura entre superfície e coroa solar.

Dr. Parker Watches Parker Solar Probe Liftoff

Eugene Parker, 91 anos, assiste o lançamento da sonda que leva seu nome. Atrás dele está Nicola Fox. Créditos: NASA

Nada consegue aguentar um calor de mais de um milhão de graus Celsius. Assim, em seu momento mais próximo do Sol, a sonda Parker será submetida a uma temperatura de 1.377°C. Com um escudo de compósitos de carbono com 11,43 cm revestido de tinta cerâmica branca para refletir o máximo que puder da luz solar, a sonda conseguirá manter confortáveis 30°C em seu interior. Até 2025, ela terá orbitado o Sol 24 vezes e fará medições que, espera-se, trarão muitas surpresas.

Mas o que a sonda Parker vai estudar, mesmo?

Plasma solar, campo magnético e radiação são elementos um tanto quanto gerais para falar do que a Parker quer descobrir. Segundo as equipes da NASA e da Universidade Johns Hopkins, que lideram o projeto, os objetivos principais são 1) traçar o fluxo de energia que aquece e acelera coroa e vento solar; 2) determinar a estrutura e a dinâmica entre plasma e campos magnéticos onde nascem os ventos solares, e 3) explorar mecanismos que aceleram e transportam partículas de energia.

Para fazer tudo isso, a missão vai lançar mão de quatro instrumentos principais:

O Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation (SWEAP) fará a contagem das partículas mais abundantes em ventos solares (elétrons, prótons e íons de hélio).

Já o telescópio Wide-field Imager for Solar Probe Plus (WISPR) fará imagens em 3D da coroa e da atmosfera do Sol. O instrumento irá “ver” o vento solar e fazer imagens tridimensionais de choques e de outras estruturas conforme elas se aproximarem e passarem pela nave.

O Electromagnetic Fields Investigation (FIELDS) irá fazer medidas diretas de ondas de choque ao longo do plasma da atmosfera solar.

Por fim, o Integrated Science Investigation of the Sun (IS☉IS) irá fazer um levantamento dos elementos presentes na atmosfera solar usando um instrumento que irá medir a massa de íons próximos à sonda.

E por que estudar isso?

A NASA tem alguns motivos ótimos para abordar isso e vai super direto ao ponto quando esta é a questão.

Para eles, é uma questão de oportunidade: o Sol é a única estrela que nós podemos estudar de perto. Entender o Sol seria, assim, uma chance de aprender sobre outras estrelas espalhadas pelo Universo. Fora o Sol, a estrela mais próxima de nós é Proxima Centauri, que está a uns 4,2 anos-luz de distância. Ou seja: muito longe para chegar com uma sonda.

O Sol, é claro, nos afeta diretamente. Não só por questões óbvias (a vida na Terra depende dele), mas também por questões menos desejáveis: estas descargas de partículas ionizadas – os ventos solares – podem afetar a órbita dos nossos satélites (ou mesmo estragá-los), queimar eletrônicos e, na pior das hipóteses, nos deixar sem GPS ou internet. Uma tempestade solar da magnitude da que aconteceu em 1859, apelidada de Evento Carrignton, poderia levar nosso mundo ao caos generalizado. Na época, havia apenas telégrafos. Operadores viram que, ainda que não estivessem conectados à energia elétrica, poderiam enviar mensagens assim mesmo, tanta o excesso de elétrons circulando. E levavam choques ao operar estes telégrafos. Papéis pegaram fogo onde estas máquinas estivessem. Se fosse hoje, além de ficarmos sem internet para operar bancos, hospitais e aviões, poderíamos ter um prejuízo global entre US$ 1 trilhão a US$2 trilhões. E poderia levar uma década até nos recuperarmos completamente.

Esse tipo de evento, no entanto, é raro. Mas estudar o comportamento do Sol pode nos ajudar muito a nos preparar para este tipo de acontecimento – que não é uma questão de “se” acontecerá de novo, mas “quando”.
Saiba mais:

Parker Solar Probe (NASA)

Parker Solar Probe (NASA/Goddard Space Flight Center)

Parker Solar Probe Science Gateway (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory)

NASA Renames Solar Probe Mission to Honor Pioneering Physicist Eugene Parker (NASA)

Parker Solar Probe: Mission to Touch the Sun (Space.com)

A massive solar storm could wipe out almost all of our modern technology without warning (Business Insider)

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Em 1919 a teoria de Einstein foi confirmada no Ceará

Texto escrito em parceria com @ruajosephine.

Há 99 anos, em 29 de maio de 1919, uma equipe de cientistas estava em Sobral, cidade do Ceará, para comprovar a teoria da gravitação de Albert Einstein — a Teoria da Relatividade Geral — a partir de um eclipse solar.  Isso mesmo! Foi em terras brasileiras, marcadas pela seca e muitas histórias contadas em cordéis, que uma equipe bem diversa de físicos e astrônomos brasileiros, ingleses e americanos, enviada pelo astrônomo inglês Sir Eddington comprovou a arretada e soberana Teoria da Relatividade Geral! [1] Além dessa expedição no Ceará, Sir Eddington liderava pessoalmente outra equipe que estava na Ilha do Príncipe, na África, para corroborar com tal comprovação científica. Mas vamos trazer um ponto de vista brasileiro, especificamente cearense para essa história!

Foto 1: A tranquilidade no olhar de Albert Einstein ao comprovar sua teoria da Relatividade Geral.

Antes desse feito o mundo vivia uma ciência fixa, sem muitas contradições desde 1666, com a teoria da Gravitação Universal muito bem estruturada por Isaac Newton, que dizia que a velocidade da luz poderia ser somada à rapidez daquilo que a emitia, num universo onde o tempo era constante e o espaço absoluto. Tudo começou a mudar na virada do século XIX para o XX, quando as equações do escocês James Maxwell passaram a demonstrar que a velocidade da luz é que é constante e não poderia ser somada à nada.

Nesse contexto Einstein criou a teoria da Relatividade Restrita, que descreve a física do movimento na ausência de campos gravitacionais. Essa teoria era incompatível com a teoria da gravitação de Newton. Uma nova teoria da gravitação seria necessária para explicar fenômenos gravitacionais em alta velocidade (comparáveis à velocidade da luz) ou com altas energias. Vale lembrar que a teoria de Newton e a teoria de Einstein coincidem em baixas energias/velocidades. Foi chutando o balde, abandonando a solidez da teoria de Newton e considerando as equações de Maxwell, Einstein chegou a Teoria da Relatividade Geral, base da ciência moderna, que prever que a matéria (planetas, estrelas, etc) é responsável por mudar a geometria espaço-tempo do universo, que passa a ser relativa. Mas como comprovar essa teoria?

Para verificar a Relatividade Geral era preciso fotografar o céu durante um eclipse solar: se a teoria de Newton estivesse correta, não veríamos a imagem de uma estrela atrás do Sol porque a luz da estrela seria interrompida pelo próprio Sol. Já se a teoria de Einstein estivesse correta, seríamos capazes de ver a imagem da estrela porque a luz emitida seria distorcida de tal forma que a estrela aparentaria estar ao lado do Sol ao invés de atrás. Para concluir qual teoria estava correta, os cientistas precisaram comparar essa fotografia com outra, daquele mesmo grupo de estrelas, numa noite normal, quando o Sol já houvesse mudado para outra posição.

Para entender melhor, imagina que você está vendo TV e alguém coloca um balde de pipoca exatamente entre você e a tela, atrapalhando a sua visão. A luz da tela não consegue chegar até você porque ela não atravessa o balde de pipoca, certo? Agora troca a imagem da TV pela imagem da estrela e o balde de pipoca que estava te atrapalhando pelo Sol. A teoria de Newton diz que você não virá a luz da estrela pelo mesmo motivo que você não vê a tela da TV quando tem um balde de pipoca na sua frente. Já a teoria de Einstein diz que se massa intrometida (do Sol durante o eclipse ou do balde de pipoca) é o grande o suficientemente, ela distorce o espaço ao seu redor. Einstein previu que o Sol causaria esse efeito no espaço e curvaria a luz que passasse por ele, como acontece no caso da luz de estrelas posicionadas atrás do Sol durante o eclipse solar. Foi para fotografar essa curva que a luz faz ao passar pelo Sol que os astrônomos foram à Ilha do Príncipe e à Sobral, no Ceará. [2]

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Foto 2: Eclipse solar de Sobral, em 1919.

A comprovação da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, a partir do que se viu na escuridão do eclipse solar em Sobral, foi apresentada em novembro de 1919, durante a reunião da Sociedade Real Astronômica  (Royal Astronomical Society), em Londres, modificando a forma como a humanidade entende a física.

Hoje a cidade de Sobral muito se orgulha de ter sido palco do triunfo desse cientista universal. Criou o Museu do Eclipse em 1999, que guarda a luneta utilizada pela expedição de Einstein e muitas fotografias originais das pesquisas realizadas na cidade. O Museu encontra-se fechado para manutenção e reabrirá para o centenário em 2019.

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Foto 3: Museu do Eclipse, Sobral, Ceará.

A prefeitura de Sobral organiza uma comemoração para o centenário do fenômeno junto à Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência (SBPC), quando irão realizar palestras, exposições, congressos, simpósios, além da construção de um monumento em alusão à comprovação da teoria. Sobral mostrou ao mundo a comprovação da Teoria da Relatividade, a física moderna é também cearense, minha gente! [1]

Referências:

[1] http://plus.diariodonordeste.com.br/sobral-sediou-prova-da-teoria-da-relatividade/#intro – 2018.

[2] https://super.abril.com.br/ciencia/einstein-no-ceara-as-aventuras-e-desventuras-de-uma-teoria-arretada-nos-confins-do-sertao/ – 2012.

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Asteroides : O início e o fim da humanidade?

Asteroides têm seu próprio charme. Mais do que uma simples pedrinha espacial, um asteroide pode ser a resposta pra vida da Terra e mesmo o responsável pelo fim da humanidade no futuro. Várias agências de pesquisas têm concentrado seus esforços para entender melhor esses objetos.

A hipótese que a vida pode ter sido trazida a Terra é chamada de Panspermia. Essa ideia foi abandonada por muitos anos pela falta de dados que pudessem corroborar essa ideia mas no fim dos anos 70 com a descoberta de meteoritos originados de Marte na Terra, mostrou-se que era possível a troca de matéria entre objetos no espaço e essa hipótese ganhou força novamente. [1] [2]

A chegada de um asteroide com material orgânico na Terra não é simples. Os microrganismos precisam de um ambiente em que possam sobreviver durante toda a viagem interplanetária. Entretanto, experimentos espaciais demonstraram que com proteção ultravioleta mínima, vários tipos de microrganismos podem sobreviver por anos ao ambiente hostil do espaço. Os resultados demonstraram que os microrganismos poderiam sobreviver a aceleração para a velocidades de escape de Marte e ao impacto subsequente em superfícies de diferentes composições. Assim, há fortes evidências de que microrganismos podem sobreviver às condições de transferência interplanetárias [1].

O sistema Terra-Marte não é o único lugar onde transferência natural pode ocorrer. A descoberta de potencialmente ambientes habitáveis, como alguns satélites de Júpiter e Saturno, expande a possibilidade de transferência de vida no Sistema Solar [1].

Para estudar melhor as possibilidades de microrganismos e composição de asteroides, várias missões têm sido lançadas com o objetivo de coleta de material para a análise na Terra.

A Hayabusa, da Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA), foi desenvolvida para coletar amostras do asteroide Itokawa e devolvê-las à Terra. Itokawa é um NEO (Near Earth Object), um objetos próximos da Terra que foi empurrado pela atração gravitacional de planetas próximos em órbitas que lhes permitem entrar na vizinhança da Terra, ou seja, tem maiores chances de colisão com a Terra [3][6].

A missão foi lançada em maio de 2003 e encontrou o asteróide Itokawa em novembro de 2005. Lá, fez várias tentativas de coletar. Durante uma dessas tentativas, a espaçonave inesperadamente perdeu a comunicação com a Terra e aterrissou na superfície do asteroide, danificando a espaçonave. Apesar desse revés, a JAXA conseguiu devolver a Hayabusa com segurança para a Terra em junho de 2010 [3].

Embora o mecanismo de coleta não tenha funcionado, milhares de partículas foram encontradas em um dos recipientes de amostra, aparentemente introduzidos durante o impacto da espaçonave na superfície do asteroide. Muitas dessas partículas seriam do asteroide por sua química e mineralogia, mas infelizmente foram contaminadas por partículas da espaçonave. Assim, em vez de devolver vários gramas de amostra, a Hayabusa retornou menos de um miligrama de amostra. No entanto, estas são as primeiras amostras diretas de um asteroide e, portanto, têm grande valor científico [3].

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Figura 1: Foto do Itokawa tirada pela Hayabusa em 2005. Créditos: JAXA

Seguindo a mesma linha, a JAXA enviou a Hayabusa2 que teria os pontos fracos da missão anterior resolvidos. Hayabusa2 foi lançado em dezembro de 2014 e encontrou-se com o asteroide 162173 Ryugu em 27 de junho de 2018. A missão deve inspecionar o asteróide por um ano e meio e retornar à Terra em dezembro de 2020 [4].

A Hayabusa2 também coletará material do asteroide e contem um dispositivo explosivo adicional que será usado para cavar o subsolo do asteroide [4].

 

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Figura 2: Foto do 162173 Ryugu tirada pela Hayabusa2 . Créditos: JAXA

A missão da NASA, OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) segue a mesma lógica das missões japonesas, é uma missão de retorno de amostras de asteroides. Lançada em setembro de 2016, sua missão é estudar o asteroide 101955 Bennu, também considerado um NEO, e retornar uma amostra para a Terra em setembro de 2023 [5].

Os NEOs podem ser uma grande ameaça para a humanidade. Mais de 1 milhão de asteroides têm o potencial de impactar a Terra, e através de todos os telescópios disponíveis em todo o mundo, descobrimos apenas cerca de um por cento. Por causa disso foi criado o Dia do Asteroide (Asteroid Day), cujo os detalhes você pode encontrar no texto do próprio blog.

Resumidamente, o Asteroid Day (30 de Junho) é uma maneiras para conscientizar a sociedade sobre asteroides e as possibilidades de queda na Terra. A iniciativa também é uma maneira para estimular o investimento em pesquisa desses objetos. Alguns projetos brasileiros compostos de astrônomos profissionais e amadores têm colaborado para o monitoramento desses objetos quando atingem a atmosfera da Terra, como é o caso do Bramon e do Exoss.

O Brasil, pelo segundo ano seguido, foi a país que mais desenvolveu atividades no Asteroid Day. As atividades foram constituídas de palestras, cartazes, observações do céu dentre outras atividades, tudo acessível para todos os públicos.

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Figura 3: Número de eventos do Asteroid day em diversos países. Créditos: EXOSS

O Asteroid Day é uma ótima forma de conectar a academia com a comunidade e o Brasil fez o seu dever de casa. De norte a sul iniciativas como esta tem se tornando cada vez mais comum entre os cientistas, o que colabora para o acesso da população aos trabalhos desenvolvidos dentro da universidades e centros de pesquisas.

Referências:

[1] P. H. Rampelotto; PANSPERMIA: A PROMISING FIELD OF RESEARCH; Astrobiology Science Conference 2010;

[2] http://www.sciencemag.org/news/2016/08/nasa-sample-asteroid-clues-life-earth

[3] https://curator.jsc.nasa.gov/hayabusa/

[4] http://global.jaxa.jp/press/2018/06/20180627_hayabusa2.html

[5] https://www.nasa.gov/mission_pages/osiris-rex/

[6] https://cneos.jpl.nasa.gov/about/basics.html

 

 

 

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As luas geladas e suas implicações para a astrobiologia: Viajando por Ganimedes, Calisto e Io

Parte III

No começo da nossa série sobre as “luas geladas”, conhecemos um pouco mais sobre o que essas luas precisam ter para receber essa definição (aqui) e conversamos um pouco mais sobre Europa, lua de Júpiter e uma das “luas geladas” mais famosas nos últimos anos, tanto em discussões acadêmicas como na mídia (e aqui). A parte III da nossa saga de 6 textos, ainda fala sobre as luas de Júpiter, e traz pra vocês mais informações sobre Ganimedes, Calisto e Io. Então, mãos à obra.

Pré-requistos para a existência e a manutenção da vida

Para começar, vou resgatar um trechinho do nosso primeiro texto para lembrarmos o que são as “luas geladas”. Elas são satélites naturais, cobertos principalmente por gelo, que orbitam os gigantes gasosos do nosso Sistema Solar, sendo eles Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Para que recebam esta nomenclatura é necessário que as “luas geladas” apresentem três pré-requisitos, sendo eles: a presença de um meio líquido, de uma fonte de energia e de condições necessárias para a formação de moléculas complexas. Esses também são considerados responsáveis pelo surgimento e pela manutenção da vida.

Viajando por Ganimedes

Ótimo! Agora que já lembramos o que esses satélites têm em comum, vamos então para os escolhidos de hoje. Ganimedes, a maior lua de Júpiter e do nosso Sistema Solar, é a segunda lua jupteriana de maior interesse para a astrobiologia no que se refere à busca de vida fora da Terra. Maior do que o planeta Mercúrio, Ganimedes é formada por partes iguais de material rochoso e água. Acredita-se que ela possua um oceano líquido sob a sua superfície, porém, muito tem se debatido se esse oceano estaria ou não em contato com o manto rochoso da lua ou se estaria isolado por uma camada rígida de gelo. Como a ciência não é algo que traz verdades absolutas e sim hipóteses e teorias que melhores descrevem os fenômenos que observamos, muita coisa interessante ainda pode surgir sobre essa lua.

Ainda assim, mesmo considerando essas discussões sobre a exata localização do oceano de Ganimedes, essa lua já se encontrava próxima à Europa no que se diz respeito a sua possibilidade de abrigar de vida. Um dos argumentos mais fortes que suportam essa ideia, é de que Ganimedes seja um satélite com fontes de energia e indícios de química complexa. Dessa forma, se o contato entre o oceano líquido e o manto (que possibilita trocas e fornece as condições necessárias para a formação de moléculas complexas) for confirmado, Ganimedes será consolidada como um dos ambientes mais propícios para o surgimento da vida em nosso Sistema Solar, equiparada com Europa.

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Figura 1. Visão global de Ganimedes. Créditos: Nasa/JPL.

Nessa lua então, acreditamos que os três pré-requisitos de ouro sejam: (1) água existente na forma líquida, encontrada em seu oceano interno; (2) força de maré originada no oceano interno da lua, decaimento radioativo de seu núcleo, e possivelmente também proveniente da radiação ionizante dos anéis radioativos de Júpiter, assim como ocorre em Europa; (3) provável interação água líquida-manto rochoso e a interessante reciclagem de sua superfície através do seu ativo ciclo geoquímico.

Um rápido pulo em Calisto e Io

E os interesses pelas luas de Júpiter não param por aí. Calisto e Io, ainda que em proporções menores quando comparadas às demais “luas geladas” que conversamos, são satélites interessantes para a ciência no que se trata da procura de vida fora da Terra. Calisto, a lua mais distante de Júpiter pode possuir um oceano líquido em seu interior, porém, devido a sua superfície ser bastante antiga e pouco diferenciada, acredita-se que pouca atividade geológica ocorra por lá, o que acarretaria em uma menor disponibilidade de energia (Figura 2).

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Figura 2. Visão global de Calisto. Créditos: Nasa/JPL.

Io, a quarta maior lua do Sistema Solar e a “lua gelada” mais próxima de Júpiter, ao contrário de Calisto, possui energia abundante (Figura 3). Contando com mais de 400 vulcões ativos, Io é considerado o objeto com maior atividade geológica do Sistema Solar. Porém, a lua possui pouca água e pouco carbono disponíveis, o que torna a existência de vida como a que conhecemos na Terra, pouco provável. Ainda sim, essas luas são consideradas bem mais prováveis para a existência de vida quando comparadas ao Sol, a lua da Terra e os planetas gigantes gasosos, por exemplo, ainda permanecendo interessantes para os astrobiólogos.

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Figura 3. Visão global de Io. Créditos: Nasa/JPL.

Como conversamos no primeiro texto, o interesse por essas luas é tão grande que grandes empresas de exploração espacial já estão preparando missões para entendê-las melhor. A missão programada pela ESA, a JUICE, (acrônimo em inglês para “The JUpiter ICy moons Explorer”, em português “Explorador das Luas Geladas de Júpiter”), tem lançamento previsto para 2022 e chegada em Júpiter em 2030. Um de seus principais objetivos será responder questões sobre o funcionamento do Sistema Solar e as condições para a formação de planetas e para a emergência da vida. Embora esta missão tenha a lua Ganimedes como foco de trabalho, Calisto e Europa também serão estudados a fim de facilitar o entendimento sobre a emergência de mundos habitáveis formados ao redor de gigantes gasosos.

Por hoje é isso! Nos próximos textos, vou contar um pouco mais pra você sobre as luas dos outros gigantes que ainda não abordamos para que juntas, possamos compreender um pouco mais sobre a nossa vizinhança cósmica.

Referências

CANUP, R. M.; WARD, W. R. Formation of the gallilean satellites: conditions of accretions. The Astronomical Journal, v. 124, n. 6, p. 3404-3423, 2002.

ESA. JUICE.

GALANTE, D. et al. Astrobiologia [livro eletrônico]: uma ciência emergente. Tikinet Edição: IAG/USP, São Paulo, 2016.

IRWIN, L. N.; SCHULZE-MAKUCH, D. Assessing the plausibility of life on other worlds. Astrobiology, v. 1, n. 2, p.143-160, 2001.

PASACHOFF, Jay M.; FILIPPENKO, Alex. The Cosmos: Astronomy in the new millennium. Cambridge University Press, 2013.

SCHUBERT, G. et al. Interior composition, structure and dynamics of the Galilean satellites. Jupiter: The planet, satellites and magnetosphere, v. 1, 2004.

SHOWMAN, A. P.; MALHOTRA, R. The Galilean satellites. Science, v. 286, p. 77-84, 1999.