A sonda Cassini morreu em uma explosão de glória literalmente em 15 de setembro de 2017, quando terminou seu estudo de 13 anos de Saturno ao mergulhar intencionalmente na atmosfera turbilhão da gigante de gás. O acidente ocorreu após alguns meses de estudos furiosos, durante os quais a Cassini realizou o Grand Finale – uma dança sensacional e desafiadora à morte que viu a espaçonave mergulhar entre o planeta e seus anéis 22 vezes.
Como novas perspectivas costumam fazer, essa revelou uma surpresa. Anteriormente, os cientistas planetários haviam assumido que os anéis de Saturno eram tão antigos quanto o próprio sistema solar – cerca de 4,5 bilhões de anos. Mas pistas cósmicas escondidas nas profundezas dos anéis fizeram com que alguns cientistas da Cassini revisassem massivamente essa figura. Os anéis não são tão antigos quanto o sistema solar, eles argumentaram em um artigo publicado neste verão na revista Science. Eles surgiram não mais de 100 milhões de anos atrás, quando dinossauros vagavam pela Terra.
Uma explosão da cobertura da mídia ligando os anéis à era dos dinossauros ajudou a solidificar rapidamente as novas descobertas aos olhos do público. Se você digitar a frase de pesquisa “quantos anos os anéis de Saturno”, o Google retornará a resposta “100,1 milhões de anos”.
Aurélien Crida, cientista planetário do Observatório Côte d’Azur, ficou incrédulo com esta declaração definitiva. “Fiquei um pouco chateado com a forma como foi avaliado, que os anéis são jovens e acabou”, disse ele.
Ele e outros céticos apontaram que há muitos problemas em potencial com o argumento, desde a física da poluição dos anéis até as origens dos próprios anéis. “Os anéis parecem jovens, mas isso não significa que eles sejam realmente jovens”, disse Ryuki Hyodo, cientista planetário da Agência de Exploração Aeroespacial Japonesa. “Ainda existem alguns processos que não estamos considerando”.
Em resposta à hipótese, Crida foi co-autor de um comentário para a Nature Astronomy, publicado em setembro, que apresentava uma ladainha de incertezas. A idade dos dinossauros dos anéis é uma afirmação atraente, disse Crida, mas contorna uma realidade desconfortável: Existem muitas incertezas para permitir qualquer estimativa firme da idade dos anéis. Apesar dos heroicos de Cassini, “não estamos muito à frente de onde estávamos há quase 40 anos”, quando as sondas Voyager deram uma boa olhada em Saturno, disse Luke Dones, cientista planetário do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado.
Os defensores da idade mais jovem mantêm seu trabalho. “Todo novo resultado empolgante é desafiado”, disse Burkhard Militzer, cientista planetário da Universidade da Califórnia em Berkeley e co-autor do artigo da Science. “É o caminho natural para prosseguir.”
O debate é mais do que a questão restrita da idade dos anéis. A idade dos anéis de Saturno influenciará o modo como entendemos muitas das luas de Saturno, incluindo o mundo potencialmente capaz de sustentar a vida, Encélado, com seu oceano congelado. E isso também nos levará a responder à pergunta final sobre os anéis de Saturno, uma questão que os seres humanos imaginam desde que Galileu os maravilhou mais de 400 anos atrás: de onde eles vieram?
Idade de uma escala
Conhecemos a idade da Terra porque podemos usar a decomposição da matéria radioativa nas rochas para determinar quantos anos têm. Os geólogos planetários fizeram o mesmo com as rochas da lua e de Marte.
Os anéis de Saturno, predominantemente compostos de fragmentos de gelo com vestígios de matéria rochosa, não se prestam a esse tipo de análise, disse Matthew Hedman, cientista planetário da Universidade de Idaho. Isso significa que as estimativas de idade devem ser baseadas em evidências circunstanciais.
Essa evidência, em parte, vem do pó. Pense nos anéis de gelo como um campo de neve: depois de um início primitivo, a fuligem de longe o polui gradualmente. Para estimar a idade da neve, os cientistas precisam medir a taxa em que a fuligem está caindo, bem como a quantidade total de fuligem já existente.
A Cassini fez a primeira parte com seu Cosmic Dust Analyzer, que descobriu que os anéis de Saturno estão sendo poluídos constantemente por material mais escuro – uma mistura de poeira rochosa e compostos orgânicos. A maior parte desse material está sendo fornecida por micrometeoroides do cinturão de Kuiper, uma fonte distante de objetos gelados além da órbita de Netuno. A sonda também descobriu que atualmente o material fuligem compõe cerca de 1% dos anéis de gelo de Saturno.
Para descobrir a massa total de fuligem cósmica nos anéis, os pesquisadores tiveram que pesar os anéis. Felizmente, o Grand Finale da Cassini criou exatamente essa oportunidade. Quando a sonda passou pelos anéis, mediu com precisão a força gravitacional líquida em todos os pontos. Como os campos de gravidade dependem da massa de um objeto, esse feito permitiu aos cientistas pesar diretamente todo o sistema de anéis.
Durante o Grand Finale da Cassini, a sonda mergulhou entre os anéis e o planeta 22 vezes. A manobra começou e terminou com sobrevôos próximos à lua de Saturno, Titã, cuja órbita é mostrada em amarelo.
Com essas informações – a quantidade de fuligem e a taxa em que está caindo – os cientistas estimaram que levaria entre 10 milhões e 100 milhões de anos para que aquele proverbial campo nevado se visse manchado. As descobertas foram geralmente bem recebidas. “A maioria da comunidade hoje está convencida de que os anéis foram formados recentemente”, disse Luciano Iess, especialista em engenharia aeroespacial da Universidade Sapienza de Roma e principal autor do estudo de ciências.
No entanto, o argumento da poluição não é estanque. Dones ressalta que a equipe da Cassini que analisa a poluição recebida não se estabeleceu em uma taxa precisa. Vários valores apareceram em várias apresentações da conferência, mas um número final ainda não foi publicado. No artigo da Science, os pesquisadores escolheram um desses valores e chegaram a uma idade de anel jovem. Mas essa ambiguidade tem “causado muita consternação”, disse Paul Estrada, cientista planetário do Centro de Pesquisas Ames da NASA e membro da equipe da Cassini que analisa a poluição.
A taxa de poluição também pode ter mudado relativamente recentemente. “Pode ser que a taxa de bombardeio esteja incomumente alta no momento”, disse Crida, mesmo que não possamos dizer o que causaria esse aumento. Em teoria, uma futura missão a Saturno poderia extrair um núcleo rochoso de uma lua antiga, que preserva o fluxo de poluição ao longo do tempo, disse Tracy Becker, cientista planetária do Instituto de Pesquisa Southwest em San Antonio, Texas. Mas essa missão levaria décadas no futuro.
Também não entendemos completamente a física por trás do anel de escurecimento. Os micrometeoroides do cinturão de Kuiper se chocam contra os pedaços de gelo dos anéis em velocidades tão altas que os impactos são como pequenas explosões, sugerindo que pouco dos micrometeoroides adere. Isso levou a um fator de falsificação na literatura – estima-se que 10% da matéria micrometeoroidal adere ao gelo e o polua.
Dones disse que o Laboratório de Acelerador de Poeira da Universidade do Colorado, em Boulder, pode replicar esse processo de impacto e nos dar uma idéia melhor do poder de permanência dos poluentes. Mas, por enquanto, estamos no escuro.
O comentário de Crida também sugeriu que um lavador planetário anônimo pode estar removendo a poluição para fazer os anéis parecerem enganosamente jovens. Sabemos desde os dias da Voyager que o material dos anéis chove na superfície de Saturno. Mas não sabemos do que esse material é feito. Cassini mediu a chuva usando dois instrumentos separados. Ambos descobriram que ele contém surpreendentemente pouco gelo – menos de 24%. “Isso é muito confuso, já que os anéis medem mais de 95% de água”, disse James O’Donoghue, cientista planetário da Agência de Exploração Aeroespacial Japonesa. A “chuva” remove preferencialmente a sujeira, mas ninguém sabe o porquê.
“Há algo que está limpando os anéis”, disse Crida. “Não sabemos o que é, mas agora é um fato observado, não é apenas uma conjectura.”
Crida disse que talvez o gelo ejetado pelos impactos dos micrometeoróides tenda a se ligar novamente aos anéis, enquanto os poluentes ejetados chovem. Becker conjetura que a poluição está sendo preferencialmente ejetada por impactos, independentemente de o gelo estar se reconectando dessa maneira. E Hyodo se pergunta se os gêiseres no pólo sul de Encélado estão adicionando mais água, diluindo a poluição dos anéis. Mas ninguém sabe ao certo.
Mas nem todo mundo acredita que há muita limpeza acontecendo. “É fácil deixar as coisas sujas”, disse Militzer. “A limpeza é difícil.”
De onde vieram
E se, disse Crida, o argumento da poluição estiver correto? E se os anéis sempre foram expostos a um influxo imutável de poeira cósmica, e os anéis têm no máximo 100 milhões de anos? Então teríamos que explicar como os anéis se formaram tão recentemente, o que é uma perspectiva complicada.
Primeiro, não temos ideia do que criou os anéis, portanto, é difícil atribuir uma história de origem a qualquer momento. Os anéis podem ser o vestígio de um cometa dilacerado pelas marés gravitacionais de Saturno, ou o produto de uma colisão entre um cometa e uma lua gelada, ou o resultado de algo que perturbou a órbita de várias luas, causando a colisão entre si. .
Uma missão de retorno de amostras aos circuitos gelados de Saturno poderia encontrar os restos dos corpos originais que foram aniquilados e usados ??para forjar os anéis, disse Militzer. Mas nenhuma missão está por vir.
Segundo, o primeiro bilhão de anos do sistema solar foi um pandemônio de pinball, com objetos protoplanetários colidindo constantemente. Hoje em dia, disse Crida, as coisas estão muito mais acertadas, então a probabilidade de uma colisão catastrófica levando aos anéis de Saturno é muito menor. Se eles se formassem em um cataclismo recente, disse Militzer, esse evento mudaria dramaticamente nossa perspectiva: implicaria que nossa vizinhança planetária ainda não superou completamente a confusão de seus dias primitivos.
Linda Spilker, cientista do projeto Cassini no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, disse que pistas podem estar nas luas de Saturno, já que seu desenvolvimento está um pouco ligado ao dos anéis. Mas suas próprias histórias também estão repletas de incertezas, desde suas origens até suas idades.
Um modelo de 2016, usando as posições atuais das luas para olhar para trás ao longo do tempo, sugere que o atual sistema de anéis e luas interiores poderia ter sido criado quando um par de luas de tamanho médio se chocou cerca de 100 milhões de anos atrás.
Mas a capacidade de tal colisão formar os anéis que vemos agora, disse Dones, é uma controvérsia ativa; um estudo muito debatido de 2017, por exemplo, sugere que não haveria material suficiente disponível para fazer os anéis de hoje. “Simplesmente não funciona”, disse Crida, acrescentando que a única maneira que esse impacto de duas luas poderia ter criado todas essas luas e anéis é através da “mágica”.
“A questão de saber se os anéis são velhos ou jovens será um dia definitivamente respondida”, disse Becker. No momento, porém, existem evidências suficientes de ambos os lados de que “ainda há muito o que discutir antes que possamos dizer algo conclusivamente”.
Enquanto o passado não é claro, o futuro parece mais certo. Os anéis podem parecer permanentes, mas o oposto é verdadeiro. Observações de um telescópio no topo do vulcão Mauna Kea, no Havaí, encontraram torrentes de material chovendo dos anéis. Quando os cientistas adicionam isso ao material detectado pela Cassini, eles estimam que os anéis desaparecerão completamente em 100 milhões de anos.
Parece que o tempo está acabando para os anéis de Saturno, um “símbolo da astronomia”, disse Crida, um universalmente admirado por sua beleza impressionante. Como muitos, ele considera afortunado que a humanidade e os anéis coexistam – nos dando muitas oportunidades para discutir sobre os segredos que eles guardam.
Publicado em 23/11/2019
Artigo original: https://www.quantamagazine.org/are-saturns-rings-really-as-young-as-the-dinosaurs-20191121/
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