Pelos padrões terrestres, a lua de Saturno, Titã, é um lugar estranho. Maior que o planeta Mercúrio, Titã é envolto em uma atmosfera espessa (é a única lua no sistema solar a ter uma) e coberto de rios e mares de hidrocarbonetos líquidos como metano e etano. Abaixo, há uma espessa crosta de gelo d’água e, embaixo, pode haver um oceano de água líquida que pode potencialmente abrigar vida.
Agora, décadas de medições e cálculos revelaram que a órbita de Titã em torno de Saturno está se expandindo – ou seja, a lua está ficando cada vez mais distante do planeta – a uma velocidade cerca de 100 vezes mais rápida do que o esperado. A pesquisa sugere que Titã nasceu muito mais perto de Saturno e migrou para sua distância atual de 1,2 milhão de quilômetros (cerca de 746.000 milhas) ao longo de 4,5 bilhões de anos.
As descobertas são descritas em um artigo publicado na revista Nature Astronomy em 8 de junho.
“A maioria dos trabalhos anteriores previu que luas como a lua de Titã ou Calisto, de Júpiter, foram formadas a uma distância orbital semelhante à que as vemos agora”, diz Jim Fuller, de Caltech, professor assistente de astrofísica teórica e coautor do novo artigo. “Isso implica que o sistema lunar de Saturno, e potencialmente seus anéis, se formaram e evoluíram mais dinamicamente do que se acreditava anteriormente”.
Para entender o básico da migração orbital, podemos olhar para a nossa própria lua. A lua da Terra exerce uma pequena força gravitacional no planeta, uma vez que orbita. É isso que causa as marés: os puxões rítmicos da lua fazem os oceanos da Terra incharem de um lado para o outro. Os processos de atrito no interior da Terra convertem parte dessa energia em calor, distorcendo o campo gravitacional da Terra, de modo que puxa a lua para a frente em sua órbita. Isso faz com que a lua ganhe energia e se afaste gradualmente da Terra, a uma taxa de cerca de 3,8 centímetros por ano. Esse processo é realmente gradual, no entanto; A Terra não “perderá” a Lua até que a Terra e a Lua sejam tragadas pelo Sol em aproximadamente seis bilhões de anos.
Titã exerce uma atração semelhante sobre Saturno, mas os processos de fricção dentro de Saturno são geralmente considerados mais fracos do que aqueles na Terra, devido à composição gasosa de Saturno. As teorias padrão prevêem que, devido à sua distância de Saturno, Titã deveria estar migrando para longe a uma taxa lenta de no máximo 0,1 centímetros por ano. Mas os novos resultados contradizem essa previsão.
No trabalho detalhado no artigo da Nature Astronomy, duas equipes de pesquisadores usaram uma técnica diferente para medir a órbita de Titã por um período de 10 anos. Uma técnica, chamada astrometria, produzia medições precisas da posição de Titã em relação às estrelas de fundo em imagens tiradas pela sonda Cassini. A outra técnica, a radiometria, mediu a velocidade de Cassini, que foi afetada pela influência gravitacional de Titã.
“Usando dois conjuntos de dados completamente independentes – astrométrico e radiométrico – e dois métodos diferentes de análise, obtivemos resultados que estão de acordo”, diz o primeiro autor do estudo, Valéry Lainey, ex-JPL (que Caltech gerencia para a NASA), agora do Observatório de Paris, Universidade PSL. Lainey trabalhou com a equipe de astrometria.
Os resultados também estão de acordo com uma teoria proposta em 2016 por Fuller, que previu que a taxa de migração de Titan seria muito mais rápida do que as teorias de maré padrão estimadas. Sua teoria observa que é esperado que Titã aperte gravitacionalmente Saturno com uma frequência específica que faça o planeta oscilar fortemente, da mesma forma que balançar as pernas em um balanço no tempo certo pode levá-lo cada vez mais alto. Esse processo de forçar as marés é chamado de bloqueio por ressonância. Fuller propôs que a alta amplitude da oscilação de Saturno dissiparia muita energia, o que por sua vez faria com que Titã migrasse para fora do planeta a uma taxa mais rápida do que se pensava anteriormente. De fato, ambas as observações descobriram que Titã está migrando de Saturno a uma taxa de 11 centímetros por ano, mais de 100 vezes mais rápido do que as teorias anteriores previam.
“A teoria do bloqueio por ressonância pode ser aplicada a muitos sistemas astrofísicos. Agora estou fazendo um trabalho teórico para verificar se a mesma física pode acontecer em sistemas estelares binários ou sistemas de exoplanetas”, diz Fuller.
O artigo é intitulado “Ressonância bloqueada em planetas gigantes, indicada pela rápida expansão orbital de Titã”.
Publicado em 11/06/2020 21h11
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