Encontradas novas luas em Urano e Netuno

A descoberta de três luas anteriormente desconhecidas de Urano e Netuno mostra que os gigantes gelados, como Júpiter e Saturno, têm famílias de luas distantes formadas pela fragmentação de objetos maiores capturados.

© NASA (Urano e Netuno)

Provavelmente há mais luas por aí, mas precisaríamos enviar uma sonda espacial para vê-las. Dezenas de luas foram descobertas em torno de Júpiter e Saturno nas últimas duas décadas. No entanto, desde 2003, nenhuma nova lua foi descoberta orbitando Urano, e apenas uma nova lua foi oficialmente adicionada para Netuno. 

As novas descobertas elevam o total para 28 para Urano e 16 para Netuno. Estas luas do Sistema Solar exterior são difíceis de encontrar, diz Scott Sheppard (Carnegie Science), porque estes objetos estão no limite da detectabilidade. 

Os cientistas planetários suspeitam que o Sistema Solar exterior pode ser a chave para a compreensão da sua formação e evolução inicial. Por causa disso, a pesquisa decenal divulgada no ano passado pela Academia Nacional de Ciências deu alta prioridade ao lançamento de uma grande missão em meados da década de 2030, chamada Urano Orbiter and Probe. 

O Minor Planet Center da União Astronômica Internacional anunciou as três novas luas em 23 de fevereiro: uma em torno de Urano e duas em torno de Netuno. São as luas mais fracas que os telescópios terrestres já encontraram orbitando os gigantes gelados. 

Aquela que orbita Urano, designada provisoriamente S/2023 U1, é a primeira lua nova descoberta orbitando o gigante gelado em mais de 20 anos. Com apenas 8 quilômetros de diâmetro, é provavelmente a menor lua conhecida do planeta. Tem uma órbita de 680 dias. Sheppard avistou S/2023 U1 pela primeira vez em 4 de novembro de 2023, com o telescópio Magalhães no Observatório Las Campanas, no Chile. Observações de acompanhamento em dezembro confirmaram sua órbita, o que por sua vez ajudou a identificar observações da Lua anteriormente não reconhecidas em 2021 com os telescópios Magalhães e Subaru no Havaí.

As duas novas luas que orbitam Netuno já haviam sido avistadas anteriormente, mas não foram observadas por tempo suficiente para calcular suas órbitas. Sheppard descobriu pela primeira vez o mais brilhante e maior em outubro de 2021 com o telescópio Magalhães, e colaborou em outras observações em 2022 e 2023. Depois de trabalhar com Marina Brozovic e Bob Jacobson (ambos no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA) para calcular sua órbita, eles perceberam isso havia sido observado perto de Netuno duas décadas antes.

Designado provisoriamente como S/2002 N5, mede 23 quilômetros de diâmetro e demora nove anos a circundar Netuno. A lua netuniana menor, designada provisoriamente S/2021 N1, tem cerca de 14 km de diâmetro e leva quase 27 anos para orbitar Netuno, a órbita mais longa conhecida para qualquer lua planetária. Sheppard e colegas viram pela primeira vez a lua extremamente tênue com o telescópio Subaru em setembro de 2021. Para fazer as observações necessárias para calcular a órbita desta lua, adicionaram observações do Very Large Telescope (VLT) no Chile e do Gemini North Telescope no Havaí. 

Cada uma das três novas luas tem uma órbita que a agrupa com as órbitas de duas luas maiores. A recém-descoberta S/2023 U1 pertence a um grupo com duas luas maiores e mais conhecidas de Urano, Caliban e Stephano. Em Netuno, as órbitas de Psamathe e Neso são semelhantes às de S/2021 N1, e as órbitas de Sao e Laomedeia são semelhantes às de S/2002 N5. Esses agrupamentos são provavelmente famílias, formadas pelo desmembramento de um objeto maior capturado. 

Encontrar mais luas tão fracas e distantes será difícil. Para encontrar estes três, Sheppard teve que fazer uma série de exposições de cinco minutos para evitar que o movimento da Lua ficasse desfocado em imagens individuais. Sequências de imagens foram tiradas durante um período de até quatro horas, quando as luas permaneciam altas o suficiente no céu para uma boa visualização. Ele também precisava coletar dados durante uma série de noites e, em seguida, empilhar as exposições cuidadosamente para obter imagens profundas o suficiente para mostrar a lua. Esta técnica é poderosa, mas com objetos tão tênues requer muito tempo nos maiores telescópios do mundo. O Urano Orbiter and Probe ofereceria a oportunidade de chegar perto de objetos que são apenas pontos fracos no céu para os maiores e melhores telescópios da Terra. 

Fonte: Sky & Telscope

Utilizando eclipses para calcular a transparência dos anéis de Saturno

Utilizando um novo método baseado na quantidade de luz solar que atingiu a nave espacial Cassini, quando esta se encontrava na sombra dos anéis, foi possível medir a profundidade óptica dos anéis de Saturno.

© Cassini (anéis de Saturno)

A profundidade óptica está relacionada com a transparência de um objeto e mostra a distância que a luz pode percorrer através desse objeto antes de ser absorvida ou dispersa. A pesquisa foi realizada pela Universidade de Lancaster em colaboração com o Instituto Sueco de Física Espacial. 

A nave espacial Cassini foi lançada em 1997 e chegou a Saturno em 2004, realizando o mais extenso estudo do planeta e das suas luas até à data. A missão terminou em 2017, quando a Cassini mergulhou na atmosfera saturniana, depois de ter viajado 22 vezes entre o planeta e os seus anéis. 

O estudante de doutoramento da Universidade de Lancaster, George Xystouris, sob a supervisão do Dr. Chris Arridge, analisou dados históricos da sonda de Langmuir a bordo da Cassini, um instrumento que mede o plasma frio, ou seja, íons e elétrons de baixa energia, na magnetosfera de Saturno. 

Para o seu estudo, concentraram-se nos eclipses solares da nave espacial: períodos em que a Cassini estava na sombra de Saturno ou dos anéis principais. Durante cada eclipse, a sonda de Langmuir registou alterações dramáticas nos dados. Como a sonda é metálica, sempre que está iluminada pelo Sol, a luz solar pode fornecer energia suficiente à sonda para liberar elétrons; isso é o efeito fotoelétrico. Mas podem criar problemas, pois têm as mesmas propriedades que os elétrons do plasma frio que rodeia Saturno e não há uma forma fácil de separar os dois.

Os pesquisadores notaram que este fenômeno estava relacionado com a quantidade de luz solar que cada anel deixava passar. Eventualmente, utilizando as propriedades do material de que era feita a sonda de Langmuir e o brilho do Sol na vizinhança de Saturno, foi calculado a variação do número de fotoelétrons para cada anel e a profundidade óptica dos anéis de Saturno.

Os anéis principais, que se estendem até 140.000 km do planeta, mas têm uma espessura máxima de apenas 1 km, deverão desaparecer da vista da Terra em 2025. Nesse ano, os anéis estarão inclinados na direção da Terra, tornando quase impossível a sua visualização. Durante a fase seguinte da órbita de 29 anos de Saturno, os anéis voltarão a inclinar-se na direção da Terra e continuarão a tornar-se mais visíveis e mais brilhantes até 2032.

Um artigo foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Royal Astronomical Society

Prevista a possível existência de um planeta nos confins do Sistema Solar

Existem muitas anomalias por explicar nas órbitas e na distribuição dos objetos transnetunianos, pequenos corpos celestes localizados nos confins do Sistema Solar.

© F. P. D'Andrea (ilustração de um novo planeta)

Agora, com base em simulações computacionais detalhadas do início do Sistema Solar exterior, pesquisadores do Japão preveem a possibilidade de um planeta com um tamanho semelhante ao da Terra, ainda não descoberto, localizado para lá de Netuno, orbitando o Sol.

Se esta previsão se concretizar, poderá revolucionar a nossa compreensão da história do Sistema Solar. No entanto, é quase certo que, há bilhões de anos, o Sistema Solar formou mais planetas do que estes oito. Embora a maior parte deles já tenha desaparecido ou saído do Sistema Solar, será possível que alguns tenham permanecido e sobrevivido até aos dias de hoje?

A resposta a esta pergunta pode vir dos chamados OTNs (objetos transnetunianos). Como o nome indica, os OTNs são pequenos corpos celestes que orbitam o Sol a uma distância média superior à da órbita de Netuno. Em particular, o distante Cinturão de Kuiper, a região localizada a mais de 50 UA (unidades astronômicas) ou 7,5 bilhões de quilômetros do Sol, contém muitos OTNs. Embora estes objetos representem os restos da formação planetária no Sistema Solar exterior, as suas órbitas e distribuição podem muito bem revelar a presença de planetas por descobrir. 

Num estudo recente, o professor associado Patryk Sofia Lykawka da Universidade de Kindai no Japão e o professor associado Takashi Ito do CfCA (Center for Computational Astrophysics) do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) resolveram este enigma. Com base na análise teórica das observações e em simulações computacionais de ponta, chegaram à notável conclusão de que um planeta com aproximadamente o tamanho da Terra (1,5 a 3 vezes mais massivo) pode estar à espreita no distante Cinturão de Kuiper! 

Os pesquisadores começaram por analisar em pormenor a estrutura orbital do distante Cinturão de Kuiper, que exibe várias anomalias por explicar. Por exemplo, existe uma grande população de OTNs isolados cujas órbitas estão para além da influência gravitacional de Netuno. Além disso, há um número significativo de OTNs com órbitas altamente inclinadas, juntamente com uma população de "OTNs extremos" cujas órbitas são extremamente difíceis de explicar com os modelos atuais para a formação do Sistema Solar e do Cinturão de Kuiper. 

Com base nestas análises, os cientistas teorizaram que outro planeta para além dos quatro gigantes (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) deve ter influenciado a formação do Cinturão de Kuiper. Para testar a sua hipótese, efetuaram uma série de simulações utilizando os computadores instalados no laboratório de Lykawka e o grupo de PCs de uso geral do NAOJ, usando modelos do Sistema Solar primitivo que existia há cerca de 4,5 bilhões de anos. 

Foram consideradas interações entre os quatro planetas gigantes, um hipotético planeta do Cinturão de Kuiper e um disco de pequenos objetos representando o distante Cinturão de Kuiper primordial. Depois de cada simulação ter sido concluída, as populações de OTNs resultantes, após um período de 4,5 bilhões de anos, foram comparadas com as obtidas a partir de observações modernas para ver se algum dos modelos explicava as anomalias no Cinturão de Kuiper. Notavelmente, os melhores resultados das simulações sugeriam que deveria existir um planeta por descobrir com distâncias entre cerca de 200 e 800 UA. 

Graças à massa palpável e a uma órbita inclinada de cerca de 30°, um tal planeta poderia ter gerado o grande número de OTNs isolados, os OTNs altamente inclinados, bem como os OTNs extremos com órbitas peculiares, de acordo com as observações atuais. 

A descoberta de um novo planeta de tamanho semelhante ao da Terra no Sistema Solar teria, sem dúvida, implicações profundas, como explica o Dr. Lykawka: "Primeiro, o Sistema Solar voltaria a ter oficialmente nove planetas. Além disso, à semelhança do que aconteceu em 2006 quando Plutão foi despromovido da categoria de planeta, teríamos de aperfeiçoar a definição de 'planeta', uma vez que um planeta de tamanho semelhante à Terra, localizado muito para além de Netuno, pertenceria provavelmente a uma nova classe de planetas. Finalmente, as nossas teorias sobre a formação do Sistema Solar e dos planetas também precisariam de ser revistas". 

Na busca deste novo planeta, muitos novos OTNs extremos poderiam ser descobertos no processo, fornecendo informações valiosas sobre a região transnetuniana. Um conhecimento mais pormenorizado da estrutura orbital no Cinturão de Kuiper fornecerá uma melhor compreensão da formação do Sistema Solar exterior, o que também revelará as condições em que os planetas se formaram. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: Kindai University

O desaparecimento das nuvens de Netuno relaciona-se com o ciclo solar

Os astrônomos descobriram uma ligação entre a abundância variável das nuvens de Netuno e o ciclo solar de 11 anos, em que o aumento e a diminuição dos campos magnéticos emaranhados do Sol impulsionam a atividade solar.

© Hubble (aumento e diminuição da quantidade de nuvens em Netuno)

A ligação entre Netuno e a atividade solar é surpreendente para os cientistas planetários porque Netuno é o planeta gigante mais distante no nosso Sistema Solar e recebe cerca de 0,1% da intensidade solar que a Terra recebe. No entanto, o clima global nublado de Netuno parece ser impulsionado pela atividade solar e não pelas quatro estações do planeta, que duram aproximadamente 40 anos cada uma.

Em 1989, a nave espacial Voyager 2 da NASA forneceu as primeiras imagens de nuvens lineares e brilhantes, reminiscentes de cirros na Terra, vistas no alto da atmosfera de Netuno. Formam-se acima da maior parte do metano da atmosfera de Netuno e refletem todas as cores da luz solar, o que as torna brancas.

Para monitorar a evolução da aparência de Netuno, os astrônomos analisaram imagens do Observatório Keck tiradas de 2002 a 2022, observações de arquivo do telescópio espacial Hubble com início em 1994 e dados do Observatório Lick na Califórnia de 2018 a 2019. Nos últimos anos, as observações do Keck foram complementadas por imagens tiradas como parte do seu programa Twilight Zone e pelo programa OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy) do Hubble.

Atualmente, a cobertura de nuvens observada em Netuno é extremamente baixa, com exceção de algumas nuvens que pairam sobre o polo sul do planeta gigante. Uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade da Califórnia descobriu que a abundância de nuvens normalmente observada nas latitudes médias do gigante gelado começou a desaparecer em 2019.

As imagens revelam um padrão intrigante entre as mudanças sazonais na cobertura de nuvens de Netuno e o ciclo solar, tornando-se mais emaranhado como um novelo de lã. Isto é evidente no número crescente de manchas solares e no aumento da atividade das erupções solares. À medida que o ciclo progride, o comportamento tempestuoso do Sol atinge o seu máximo, até que o campo magnético se afunda e inverte a polaridade. Em seguida, o Sol volta a estabilizar-se num mínimo, apenas para iniciar outro ciclo. 

Quando há tempestades no Sol, a radiação ultravioleta (UV) mais intensa inunda o Sistema Solar. A equipe descobriu que dois anos após o pico do ciclo solar, um número crescente de nuvens aparece em Netuno. Foi encontrado ainda uma correlação positiva entre o número de nuvens e o brilho do gigante gelado a partir da luz solar que é nele refletida.

Os cientistas descobriram a ligação entre o ciclo solar e o padrão climático nublado de Netuno ao analisarem 2,5 ciclos de atividade de nuvens registados ao longo dos 29 anos de observações netunianas. Durante este período, a refletividade do planeta aumentou em 2002 e diminuiu em 2007. Netuno voltou a aumentar de brilho em 2015, escurecendo depois em 2020 para o nível mais baixo alguma vez observado, altura em que a maioria das nuvens desapareceu. 

As mudanças no brilho de Netuno provocadas pelo Sol parecem subir e descer relativamente em sincronia com o ir e vir das nuvens no planeta. No entanto, há um desfasamento de dois anos entre o pico do ciclo solar e a abundância de nuvens observadas em Netuno. As alterações químicas são causadas pela fotoquímica, que ocorre no alto da atmosfera superior de Netuno e leva tempo a formar nuvens.

Embora um aumento da luz solar UV possa produzir mais nuvens e neblinas, pode também escurecê-las, reduzindo assim o brilho global de Netuno. As tempestades em Netuno que se erguem da atmosfera profunda afetam a cobertura de nuvens, mas não estão relacionadas com as nuvens produzidas fotoquimicamente, pelo que podem complicar os estudos de correlação com o ciclo solar. Também são necessárias observações contínuas de Netuno para ver quanto tempo durará a atual quase ausência de nuvens.

Um artigo foi publicado no periódico Icarus. 

Fonte: Space Telescope Science Institute

Novo estudo prova a existência de fósforo no Sistema Solar exterior

A procura por vida extraterrestre no nosso Sistema Solar acaba de dar um grande salto em frente.

© Cassini (Encélado)

Uma equipe de pesquisadores liderada pelo Professor Frank Postberg, cientista planetário da Universidade Livre de Berlim, descobriu novas evidências de que o oceano subsuperficial da lua gelada de Saturno, Encélado, contém um elemento fundamental para a vida. Foram utilizados dados da missão espacial Cassini para detectar fósforo sob a forma de fosfatos em partículas de gelo, provenientes do oceano global coberto de gelo da lua, que tinham sido ejetadas para o espaço pela pluma criovulcânica.

O fósforo, sob a forma de fosfatos, é vital para toda a vida na Terra. É essencial para a criação do ADN e do ARN, das membranas celulares e do ATP (o transportador universal de energia nas células), por exemplo. A vida, tal como a conhecemos, simplesmente não existiria sem os fosfatos. 

Há alguns anos, a sonda Cassini-Huygens da NASA/ESA, que esteve em órbita de Saturno entre 2004 e 2017, descobriu o oceano de água líquida subsuperficial de Encélado e analisou amostras de uma pluma de grãos de gelo e gases que irrompem para o espaço a partir de fissuras na crosta gelada da lua. Em estudos anteriores, a equipe de Postberg já tinha determinado que Encélado abriga um oceano rico em carbonatos dissolvidos e contém uma grande variedade de compostos orgânicos reativos e por vezes complexos. Encontraram também indícios de ambientes hidrotermais no fundo do mar. 

No entanto, só recentemente foram descobertas assinaturas inconfundíveis de fosfatos nos dados. O que é crucial para a biodisponibilidade é o fato de os fosfatos não estarem presos em minerais rochosos, mas dissolvidos no oceano sob a forma de sal. Determinou-se que as concentrações de fosfato são pelo menos 100 a 1.000 vezes superiores às dos oceanos da Terra. 

Uma das descobertas mais profundas da ciência planetária nos últimos vinte e cinco anos é que os mundos com oceanos sob uma camada superficial de gelo são comuns no nosso Sistema Solar. Contêm consideravelmente mais água do que todos os oceanos da Terra juntos e incluem as luas geladas de Júpiter e Saturno como Ganimedes, Titã e Encélado, bem como corpos celestes ainda mais distantes como Plutão. Os planetas com oceanos à superfície, como a Terra, têm de residir num intervalo estreito de distâncias às suas estrelas hospedeiras (no que é conhecido como "zona habitável") para manterem temperaturas a que a água não se evapore nem congele. No entanto, mundos com um oceano interior como Encélado podem ocorrer numa gama muito maior de distâncias, expandindo largamente o número de mundos habitáveis susceptíveis de existir na Galáxia. 

O estudo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

A primeira observação de um ciclone polar em Urano

Pela primeira vez, os cientistas da NASA têm fortes indícios da existência de um ciclone polar em Urano.

© JPL-Caltech / VLA (ciclone polar em Urano)

A imagem mostra o ciclone polar em Urano através de observações de micro-ondas, visto aqui como um ponto de cor clara à direita do centro em cada imagem do planeta. As imagens utilizam as bandas de comprimento de onda K, Ka e Q, a partir da esquerda.

Ao examinarem as ondas de rádio emitidas pelo gigante gelado, detectaram o fenômeno no polo norte do planeta. As descobertas confirmam uma verdade geral sobre todos os planetas com atmosferas substanciais no nosso Sistema Solar: quer os planetas sejam compostos principalmente por rocha ou gás, as suas atmosferas mostram sinais de um vórtice rodopiante nos polos. 

Há muito que os cientistas sabem que o polo sul de Urano tem uma característica rodopiante. As imagens da Voyager 2 da NASA, do topo das nuvens de metano, mostraram que os ventos no centro polar giravam mais depressa do que no resto do polo. As medições infravermelhas da Voyager não observaram alterações de temperatura, mas as novas descobertas confirmaram. 

Utilizando as enormes antenas do VLA (Very Large Array), os pesquisadores espreitaram por baixo das nuvens do gigante gelado, determinando que o ar que circula no polo norte parece ser mais quente e mais seco, as características de um ciclone forte. Recolhidas em 2015, 2021 e 2022, as observações são as mais profundas da atmosfera de Urano.

O planeta Urano está se mostrando mais hoje em dia, graças à posição do planeta na sua órbita. É uma longa viagem em volta do Sol para este planeta exterior, que demora 84 anos para efetuar uma volta completa, e nas últimas décadas os polos não estavam apontados para a Terra. Desde 2015, os cientistas têm tido uma melhor visão e têm sido capazes de olhar mais profundamente para a atmosfera polar. 

O ciclone de Urano, de forma compacta e com ar quente e seco no seu núcleo, é muito semelhante aos observados pela Cassini da NASA em Saturno. Com as novas descobertas, foram agora identificados ciclones (que giram na mesma direção da rotação do planeta) ou anticiclones (que giram na direção oposta) nos polos de todos os planetas do nosso Sistema Solar, à exceção de Mercúrio, que não tem uma atmosfera substancial. Mas, ao contrário dos furacões na Terra, os ciclones em Urano e em Saturno não se formam sobre a água (nenhum dos dois parece ter água líquida) e não andam à deriva; ficam bloqueados nos polos. 

Os cientistas vão estar atentos para ver como este recém-descoberto ciclone em Urano evolui nos próximos anos. Será que o núcleo quente que foi observado representa a mesma circulação de alta velocidade vista pela Voyager? Ou existem ciclones empilhados na atmosfera de Urano? 

O Levantamento Decenal de Ciência Planetária e Astrobiologia das Academias Nacionais de Ciência dos EUA deu prioridade à exploração de Urano. Em preparação para essa missão, os cientistas planetários estão concentrados em reforçar os seus conhecimentos sobre o sistema do misterioso gigante gelado. 

Um artigo foi publicado no periódico Geophysical Research Letters. 

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

Um bando de novas luas de Saturno

Foram descobertas novas luas de Saturno que elevará seu total para 145, e quebrará o recorde de Júpiter.

© K Ly (diagrama de 41 novas luas descobertas em Saturno)

Este diagrama mostra as órbitas atuais das 41 novas luas publicadas até agora, codificadas por cores pela direção de suas órbitas (azul para prógrada, na direção da rotação de Saturno e vermelha para retrógrada). O diagrama é mostrado em escala; o tamanho da órbita da lua da Terra é mostrado para comparação no canto inferior esquerdo. 

O planeta Saturno recuperou o recorde de mais luas no Sistema Solar com a descoberta de 62 novas luas. Todas têm apenas alguns quilômetros de tamanho e têm órbitas distantes do planeta que indicam sua origem: Saturno capturou estas rochas em algum momento do passado. 

Até o momento, o Minor Planet Center (MPC) publicou as órbitas das 41 novas luas em uma série de anúncios, chamados Minor Planet Electronic Circulars, emitidos entre 3 e 10 de maio. Brett Gladman (Universidade de British Columbia, Canadá) disse em 11 de maio que o centro liberaria órbitas para mais 21 luas em breve. Isso elevará a contagem total de luas de Saturno para 145, incluindo 24 luas “regulares”, que se formaram ao redor do planeta, e 121 luas menores e “irregulares” em órbitas largas, alongadas e inclinadas. 

Os novos relatórios mais do que dobram o número de luas irregulares de Saturno, deixando Saturno muito à frente das 95 luas de Júpiter, que colocaram Júpiter em primeiro lugar no início deste ano. A torrente de descobertas saturnianas vem de uma série de observações que Edward Ashton (agora na Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taiwan) e colegas, incluindo Gladman, fizeram com o Canada France Hawaii Telescope de 2019 a 2021. Seu objetivo inicial era estudar os tamanhos das luas que orbitam Saturno e, em 2021, relataram a distribuição de tamanho das pequenas luas irregulares.

A maior quantidade de luas menores indica uma colisão recente (há 100 milhões de anos) entre dois objetos ao redor de Saturno. Para registrar luas fracas de até alguns quilômetros de tamanho, o grupo empilhou séries de imagens, um método usado anteriormente para procurar luas ao redor de Urano e Netuno, mas não anteriormente para Saturno. O próximo projeto do grupo foi calcular as órbitas dos objetos durante o período em que os pesquisadores obtiveram observações. O processo é trabalhoso, mas essencial e envolve rastrear o movimento de pequenos objetos no céu ao longo do tempo. 

O rastreamento da órbita é difícil. Estas luas estão longe do planeta, suas órbitas não são triviais e fechadas. Os arquivos do MPC remontam a muitos anos. Comparar novas descobertas com objetos arquivados é difícil porque requer órbitas retroativas ao longo de muitos anos. Ao mesmo tempo, combinar com sucesso a órbita de um novo objeto com observações mais antigas melhora a precisão de seus parâmetros orbitais. 

Quantas luas saturnianas ainda não foram descobertas? A pesquisa de 2021 cobriu apenas 2,2 graus quadrados dos 26 graus quadrados do céu em que a gravidade de Saturno domina, uma região chamada esfera de Hill. No entanto, as luas irregulares raramente ultrapassam a metade do raio da esfera de Hill de um planeta. 

Em seu artigo de 2021, Ashton e Gladman estimaram que Saturno tem cerca de 150 luas irregulares com pelo menos 3 quilômetros de diâmetro. Com cerca de 120 destas luas agora conhecidas. Existem cerca de 30 luas não descobertas nesta faixa de tamanho e provavelmente muitas centenas, senão milhares, de luas saturnianas com tamanhos menores. Descobertas fortuitas de luas remanescentes são improváveis. Um observador procurando por outra coisa provavelmente não reconheceria uma lua nova e, em vez disso, presumiria que era um asteroide comum. 

Fonte: Sky & Telescope

Um novo estudo das grandes luas de Urano mostra que podem conter água

Uma reanálise de dados da nave espacial Voyager da NASA, juntamente com novos modelos computacionais, levou os cientistas a concluir que quatro das maiores luas de Urano contêm provavelmente uma camada oceânica entre os seus núcleos e as crostas geladas.

© Hubble (Urano com seus 4 anéis principais e 10 das suas luas)

O seu estudo é o primeiro a detalhar a evolução da composição e estrutura do interior das cinco grandes luas: Ariel, Umbriel, Titânia, Oberon e Miranda. O trabalho sugere que quatro das luas têm oceanos que podem ter dezenas de quilômetros de profundidade. 

No total, pelo menos 27 luas orbitam Urano, sendo que as quatro maiores vão de Ariel, com 1.160 km de diâmetro, até Titânia, com 1.580 quilômetros de diâmetro. Os cientistas há muito que pensam que Titânia, dada a sua dimensão, teria maior probabilidade de reter calor interno provocado pelo decaimento radioativo. As outras luas eram anteriormente consideradas demasiado pequenas para reter o calor necessário para evitar que um oceano interno congelasse, especialmente porque o aquecimento criado pela atração gravitacional de Urano é apenas uma pequena fonte de calor. 

O Levantamento Decenal de Ciência Planetária e Astrobiologia das Academias Nacionais de Ciência dos EUA deu prioridade à exploração de Urano. Em preparação para essa missão, os cientistas planetários estão se concentrando no gigante gelado para reforçar os seus conhecimentos sobre o misterioso sistema de Urano. O novo trabalho tem o potencial de informar como uma futura missão poderá explorar as luas. Quando se trata de corpos pequenos os cientistas planetários já encontraram evidências da existência de oceanos em vários locais improváveis, incluindo os planetas anões Ceres e Plutão, e a lua de Saturno, Mimas. 

O estudo revisitou as descobertas da Voyager 2 da NASA, que passou por Urano na década de 1980, e de observações terrestres. Os autores construíram modelos de computador com descobertas adicionais das sondas Galileo, Cassini, Dawn e New Horizons da NASA (cada uma das quais descobriu mundos oceânicos), incluindo conhecimentos sobre a química e a geologia da lua de Saturno, Encélado, de Ceres, de Plutão e da sua lua Caronte, todos corpos gelados com aproximadamente o mesmo tamanho das luas uranianas.

Os pesquisadores usaram esses modelos para avaliar o grau de porosidade das superfícies das luas uranianas, descobrindo que são provavelmente suficientemente isoladas para reter o calor interno que seria necessário para abrigar um oceano subterrâneo. Além disso, encontraram o que poderia ser uma potencial fonte de calor nos mantos rochosos das luas, que liberam líquido quente e ajudariam um oceano a manter um ambiente quente, um cenário que é especialmente provável para Titânia e Oberon, onde os oceanos podem até ser suficientemente quentes para potencialmente suportar a habitabilidade.

Ao investigar a composição dos oceanos, os cientistas podem aprender mais sobre os materiais que também podem ser encontrados nas superfícies geladas das luas, dependendo se as substâncias que se encontram por baixo foram empurradas para cima pela atividade geológica. Os telescópios mostram que pelo menos uma das luas, Ariel, tem material que fluiu para a sua superfície, talvez a partir de vulcões gelados, há relativamente pouco tempo. De fato, Miranda, a quinta maior e a mais interior das grandes luas de Urano, tem características na sua superfície que parecem ser de origem recente, sugerindo que pode ter mantido calor suficiente para sustentar um oceano em algum momento da sua história. Os recentes modelos térmicos concluíram que é pouco provável que Miranda tenha retido água durante muito tempo; perde calor demasiado depressa e provavelmente está agora gelada. 

Mas o calor interno não seria o único fator que contribuiria para o oceano subsuperficial de uma lua. Uma descoberta importante do estudo sugere que os cloretos, bem como o amoníaco, são provavelmente abundantes nos oceanos das maiores luas de Urano. Há muito que se sabe que o amoníaco atua como anticongelante. Além disso, a modelagem sugere que os sais provavelmente presentes na água seriam outra fonte de anticongelante, mantendo os oceanos internos dos corpos. 

A pesquisa sobre o que se encontra por baixo e à superfície dessas luas ajudará os cientistas a escolherem os melhores instrumentos científicos para as examinar. Por exemplo, determinar que o amoníaco e os cloretos podem estar presentes significa que os espectrômetros, que detectam os compostos através da sua luz refletida, terão de utilizar uma gama de comprimentos de onda que abranja ambos os tipos de compostos. Da mesma forma, podem usar esse conhecimento para conceber instrumentos que possam sondar o interior profundo em busca de líquido.

A procura de correntes elétricas que contribuam para o campo magnético de uma lua é geralmente a melhor forma de encontrar um oceano profundo, como fizeram os cientistas da missão Galileo na lua de Júpiter, Europa. No entanto, a água fria nos oceanos interiores de luas como Ariel e Umbriel poderia tornar esses oceanos menos capazes de transportar essas correntes elétricas e representaria um novo tipo de desafio para os cientistas que trabalham para descobrir o que está por baixo.

Um artigo foi publicado no periódico Journal of Geophysical Research. 

Fonte: Jet Propulsion Laboratory

A Terra tem uma nova quase-lua?

O asteroide 2023 FW13, recentemente descoberto, criou um certo rebuliço entre os observadores de asteroides.

© Tonny Dunn (trajetória do asteroide 2023 FW13)

Acontece que ele está em uma órbita que não está apenas em ressonância 1:1 com a Terra, mas segue um caminho que realmente circunda a Terra, embora em uma órbita tão excêntrica que se estende a meio caminho de Marte e a meio caminho de Vênus. Na imagem, a trajetória descrita pelo asteroide (em verde)  mostra um referencial rotativo que mantém a linha Terra-Sol estacionária.

Não existe uma definição formal para objetos como este, que às vezes são chamados de quase-luas ou quase-satélites. Eles seguem um caminho ao redor da Terra, mas geralmente por não mais do que algumas décadas. Talvez o mais conhecido desses objetos, o Kamoʻoalewa, foi encontrado em 2016 e é considerado o menor, mais próximo e mais estável quase-satélite conhecido. Tem uma órbita que está em ressonância estável com a Terra há quase um século, e assim permanecerá nos próximos séculos, segundo cálculos de Paul Chodas, do Jet Propulsion Laboratory. 

Mas este asteroide recém-descoberto, se os cálculos orbitais preliminares estiverem corretos, ultrapassará facilmente esse recorde. Algumas estimativas dizem que ele circulou a Terra desde pelo menos 100 aC e provavelmente continuará a fazê-lo até cerca de 3700 dC. Possivelmente, o 2023 FW13 seria o quase-satélite mais estável da Terra já encontrado. 

O asteroide foi observado pela primeira vez em 28 de março pelo observatório PanSTARRS no topo de Haleakalā, no Havaí. Após mais observações do telescópio Canada France Hawaii em Mauna Kea, e de observatórios em Kitt Peak e Mount Lemmon, a descoberta foi anunciada oficialmente em 1º de abril.

Embora  o asteroide 2023 FW13 realmente circule a Terra, há um problema: “A dimensão do loop (cerca de 0,18 unidade astronômica em raio) é tão grande que a Terra não desempenha praticamente nenhum papel em seu movimento,” disse Alan Harris, do Space Science Institute. Para referência, Mercúrio orbita o Sol de 0,4 UA.

O asteroide está realmente orbitando o Sol e não está gravitacionalmente ligado à Terra. No entanto, está em ressonância com o nosso planeta, e é por isso que seu caminho gira amplamente ao redor da Terra. Mesmo a chance de acabar em uma quase órbita, estima Harris, não é única. Um cálculo rápido sugere que existem cerca de 2 milhões de asteroides próximos da Terra de seu tamanho ou maiores (com uma magnitude absoluta de 26), e que deve haver cerca de três desses objetos atualmente girando em torno da posição da Terra.

"Estima-se que o tamanho desse objeto seja de cerca de 10 a 15 metros de diâmetro. Sua quase correspondência com a órbita da Terra torna sua velocidade relativa baixa o suficiente para que possam ser acessados por espaçonaves em questão de meses," disse o especialista em asteroides de longa data, Richard Binzel, do Massachusetts Institute of Technology (MIT). 

Fonte: Sky & Telescope

Estudo exclui meteoritos derretidos como fonte da água da Terra

A água cobre 71% da superfície da Terra, mas ninguém sabe como ou quando quantidades tão gigantescas desta substância chegaram ao nosso planeta em primeiro lugar.

© J. Cook (ilustração do transporte de água para a Terra)

A linha branca tracejada nesta ilustração mostra a fronteira entre o Sistema Solar interior e o exterior, com o cinturão de asteroides posicionada aproximadamente entre Marte e Júpiter. Uma bolha perto do topo da imagem mostra moléculas de água presas a um fragmento rochoso, demonstrando o tipo de objeto que poderia ter transportado água para a Terra.

Um novo estudo aproxima os cientistas da resposta a essa pergunta. Liderados por Megan Newcombe, professora assistente de Geologia na Universidade de Maryland, EUA, os pesquisadores analisaram meteoritos derretidos que flutuavam no espaço desde que o Sistema Solar se formou há 4,5 bilhões de anos. Descobriram que estes meteoritos tinham um conteúdo de água extremamente baixo. Realmente, estavam entre os materiais extraterrestres mais secos alguma vez medidos, levando os pesquisadores a excluí-los como a principal fonte de água da Terra.

Os cientistas querem compreender como o nosso planeta conseguiu obter água, porque não é completamente óbvio. A obtenção de água e ter oceanos à superfície de um planeta pequeno e relativamente próximo do Sol é um desafio. 

Os pesquisadores analisaram sete meteoritos derretidos, ou acondritos, que colidiram com a Terra bilhões de anos após a fragmentação de pelo menos cinco planetesimais, objetos que colidiram para formar os planetas no nosso Sistema Solar. Num processo conhecido como derretimento, muitos destes planetesimais foram aquecidos pela decomposição de elementos radioativos na história inicial do Sistema Solar, causando a sua separação em camadas com uma crosta, manto e núcleo.

Após analisar as amostras de meteoritos acondritos, os pesquisadores descobriram que a água compreendia menos de dois milionésimos da sua massa. Em comparação, os meteoritos mais molhados, um grupo chamado condritos carbonáceos, contêm até cerca de 20% de água, em massa. Isto significa que o aquecimento e o derretimento dos planetesimais leva a uma perda quase total de água, independentemente da origem destes planetesimais no Sistema Solar e da quantidade de água com que começaram.

Os pesquisadores descobriram que, ao contrário da crença popular, nem todos os objetos do Sistema Solar exterior são ricos em água. Isto levou-os a concluir que a água foi provavelmente entregue à Terra através de meteoritos não derretidos, ou condritos. Esta descoberta tem aplicação para além da geologia. Os pesquisaores exoplanetários estão interessados na origem da água da Terra devido às suas profundas ligações com a vida.

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: University of Maryland

Encontrado elo perdido da água existente no Sistema Solar

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os astrônomos detectaram vapor de água no disco de formação planetária situado em torno da estrela V883 Orionis.

© ESO / ALMA (disco de formação planetária ao redor da estrela V883 Orionis)

Estas imagens do ALMA do disco que circunda a estrela V883 Orionis mostram a distribuição espacial da água (à esquerda, em laranja), da poeira (no meio, em verde) e do monóxido de carbono (à direita, em azul). Uma vez que a água congela a temperaturas mais elevadas do que o monóxido de carbono, apenas pode ser detectada sob a sua forma gasosa mais perto da estrela. O buraco aparente nas imagens da água e do monóxido de carbono deve-se à emissão brilhante da poeira, que atenua a emissão do gás.

Esta água apresenta uma assinatura química que explica o percurso da água, desde as nuvens de gás onde se formam as estrelas até aos planetas, e apoia a ideia de que a água existente na Terra é ainda mais antiga do que o nosso Sol. 

Esta descoberta foi feita ao estudar a composição da água em V883 Orionis, um disco de formação planetária situado a cerca de 1.300 anos-luz de distância da Terra. Quando uma nuvem de gás e poeira colapsa para formar uma estrela no seu centro, forma-se igualmente um disco de material da nuvem em torno da estrela. Ao longo de vários milhões de anos, a matéria deste disco aglomera-se para formar cometas, asteroides e, eventualmente, planetas.

Os astrônomos mediram as assinaturas químicas da água e o seu percurso desde a nuvem de formação estelar até aos planetas. A água é normalmente constituída por um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. Os pesquisadores estudaram uma versão ligeiramente mais pesada da água onde um dos átomos de hidrogênio é substituído por um de deutério, um isótopo pesado do hidrogênio. 

Uma vez que a água simples e a água pesada se formam sob condições diferentes, o seu quociente pode ser usado para traçar quando e onde é que esta água se formou. Por exemplo, este quociente em alguns cometas do Sistema Solar mostrou ser semelhante ao da água na Terra, sugerindo que os cometas poderão ter trazido água para o nosso planeta. A viagem da água desde as nuvens até às estrelas jovens e posteriormente dos cometas aos planetas já foi observada anteriormente, mas até agora faltava o elo entre as jovens estrelas e os cometas.

A composição da água no disco é muito semelhante à dos cometas no nosso Sistema Solar, o que confirma a ideia de que a água nos sistemas planetários se formou há bilhões de anos atrás, antes do Sol, no espaço interestelar e foi herdada tanto pelos cometas como pela Terra, relativamente inalterada. 

Contudo, observar a água revelou-se bastante complicado. A maioria da água existente nos discos de formação planetária encontra-se sob a forma de gelo e, consequentemente, normalmente escondida. O vapor de água pode ser detectado graças à radiação emitida pelas moléculas ao girar e vibrar, mas isso é mais complicado quando a água se encontra congelada, porque o movimento das moléculas é mais restrito. A água sob a forma de gás pode ser encontrada em direção ao centro dos discos, perto da estrela, onde a temperatura é mais elevada. No entanto, estas regiões mais internas encontram-se escondidas no disco propriamente dito, sendo também muito pequenas para poderem ser observadas por telescópios. 

Entretanto, o disco de V883 Orionis mostrou ser quente. Uma enorme quantidade de energia emitida pela estrela aquece o disco até uma temperatura em que a água já não se encontra sob a forma de gelo mas sim gás, o que nos permite detectá-la. A partir destas observações, descobriu-se que este disco contém, pelo menos, 1.200 vezes a quantidade de água que existe em todos os oceanos da Terra. 

No futuro, a equipa espera usar o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO e o seu instrumento de primeira geração, o METIS, que trabalhará no infravermelho médio, para resolver o vapor de água neste tipo de discos, fortalecendo assim o elo do percurso da água desde as nuvens de formação estelar até aos sistemas solares.

Este trabalho foi descrito num artigo intitulado “Deuterium-enriched water ties planet-forming disks to comets and protostars” publicado na revista Nature. 

Fonte: ESO

Encontrado um anel em torno do planeta anão Quaoar

Durante uma pausa na observação de planetas em torno de outras estrelas, a missão CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) da ESA observou um planeta anão no nosso próprio Sistema Solar e deu uma contribuição decisiva para a descoberta de um denso anel de material à sua volta.

© ESA (ilustração do sistema Quaoar)

O planeta anão é conhecido como Quaoar. A presença de um anel a uma distância de quase sete vezes e meia o raio de Quaoar abre um mistério para os astrônomos resolverem: porque é que este material não coalesceu numa pequena lua? 

O anel foi descoberto através de uma série de observações realizadas entre 2018 e 2021. Utilizando uma coleção de telescópios terrestres e o telescópio espacial CHEOPS, os astrônomos assistiram à passagem de Quaoar em frente a uma sucessão de estrelas distantes, bloqueando brevemente a sua luz. Tal evento é conhecido como uma ocultação. 

Observar como a luz da estrela ocultada diminui de brilho fornece informações sobre o tamanho e forma do objeto no plano da frente e pode revelar se tem ou não uma atmosfera. Neste caso, quedas menores antes e depois da ocultação principal traíram a presença de material em órbita de Quaoar. 

Quaoar faz parte de uma coleção de mundos pequenos e distantes conhecidos como objetos transnetunianos (OTNs). Conhecem-se cerca de 3.000. Como o nome sugere, os OTNs encontram-se nos confins do Sistema Solar, além da órbita do planeta Netuno. Os maiores dos OTNs são Plutão e Éris. Com um raio estimado em 555 km, Quaoar ocupa o número sete da lista de tamanhos e é orbitado por uma pequena lua chamada Weywot, com um raio de aproximadamente 80 km. 

O estudo destes planetas anões é difícil devido às suas pequenas dimensões e distâncias extremas. O próprio Quaoar orbita o Sol a quase 44 vezes a distância Sol-Terra. Portanto, as ocultações são ferramentas particularmente valiosas. Até há pouco tempo, porém, era difícil prever exatamente quando e onde teriam lugar. Para que uma ocultação ocorra, o alinhamento entre o objeto interveniente (neste caso, o OTN), a estrela e o telescópio tem que ser extremamente preciso. 

No passado, tem sido quase impossível cumprir os rigorosos requisitos de precisão para se ter a certeza de ver um evento. No entanto, para alcançar este objetivo foi criado o projeto Lucky Star do ERC (European Research Council), coordenado por Bruno Sicardy, da Universidade de Sorbonne e do Observatório de Paris - PSL (LESIA), para prever as próximas ocultações por OTNs e para coordenar a observação destes eventos com observatórios profissionais e amadores de todo o mundo. 

Recentemente, o número de ocultações estelares observadas tem vindo a aumentar. Isto deve-se, em grande parte, à contribuição dos dados da missão de mapeamento Gaia da ESA. A nave espacial proporcionou uma precisão tão impressionante nas suas posições estelares que as previsões feitas pela equipe do Lucky Star se tornaram muito mais precisas.

A primeira vez que a equipe tentou observar uma ocultação com o CHEOPS, que envolveu Plutão, a previsão não era suficientemente precisa, pelo que não pôde ser observada nenhuma ocultação. Contudo, o alinhamento foi mais favorável na segunda tentativa, quando observaram Quaoar. Durante esta observação, fizeram a primeira detecção, de uma ocultação estelar por um objeto transnetuniano a partir do espaço.

O CHEOPS fornece uma excelente relação sinal-ruído porque o telescópio não está olhando através dos efeitos de distorção da atmosfera inferior da Terra. Esta claridade provou ser decisiva no reconhecimento do sistema de anéis de Quaoar porque permitiu eliminar a possibilidade de que as quedas de luz fossem provocadas por um efeito da atmosfera da Terra. 

Ao combinar várias detecções secundárias, efetuadas com telescópios na Terra, foi possível ter a certeza de que eram provocadas por um sistema de anéis em redor de Quaoar. Bruno Morgado, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil, liderou a análise. Ele combinou os dados do CHEOPS com os de grandes observatórios profissionais de todo o mundo e de cientistas cidadãos amadores, todos eles tendo observado Quaoar ocultando várias estrelas ao longo dos últimos anos. 

Quando foi unidas todas as observações, foram notadas quedas de brilho que não eram provocadas por Quaoar, mas que apontavam para a presença de material numa órbita circular. 

Quando se trata de sistemas de anéis, o planeta gigante Saturno é rei. Saturno ostenta uma coleção de poeira e pequenas luas que circundam o equador do planeta. Apesar de ser uma visão impressionante, a massa do sistema de anéis é bastante pequena. No total, corresponde entre 1/3 e metade da massa da lua de Saturno, Mimas, ou cerca de metade da massa da camada de gelo na Antártida. 

O anel de Quaoar é muito menor que o de Saturno, mas não menos intrigante. Não é o único sistema de anéis conhecido em torno de um planeta anão ou planeta menor. Os outros dois - em torno de Chariklo e Haumea, foram detectados através de observações terrestres. Porém, o que torna o anel de Quaoar único é onde se encontra relativamente ao próprio Quaoar.

Qualquer objeto celeste com um campo gravitacional apreciável terá um limite dentro do qual um objeto em aproximação será dilacerado. Isto é conhecido como o limite de Roche. Espera-se que existam sistemas de anéis dentro do limite de Roche, que é o caso de Saturno, Chariklo e Haumea.

Assim sendo, o que torna esta descoberta tão intrigante em torno de Quaoar é que o anel de material está muito mais longe do que o limite de Roche. Isto é um mistério porque, de acordo com o pensamento convencional, os anéis para lá do limite de Roche acabam por coalescer numa pequena lua em apenas algumas décadas. Como resultado das nossas observações, a noção clássica de que os anéis densos sobrevivem apenas dentro do limite de Roche de um corpo planetário tem que ser profundamente revista. 

Os resultados iniciais sugerem que as temperaturas geladas em Quaoar podem desempenhar um papel ao prevenir que as partículas se mantenham juntas, mas são necessárias mais investigações.

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: ESA