Astronomia

Mudamos agora a nossa atenção para pequenos mundos nas partes mais distantes do sistema solar. A grande lua de Saturno Titan revela-se um estranho primo da Terra, com muitas semelhanças, apesar das temperaturas geladas. As observações Cassini de Titã proporcionaram algumas das mais excitantes descobertas mais recentes da ciência planetária. A lua de Netuno Tritão também tem características invulgares e assemelha-se a Plutão, que discutiremos na secção seguinte.

Titan, uma Lua com Atmosfera e Lagos de Hidrocarbonetos

Titan, vista pela primeira vez em 1655 pelo astrónomo holandês Christiaan Huygens, foi a primeira lua descoberta depois de Galileu ter visto as quatro grandes luas de Júpiter. Titã tem aproximadamente o mesmo diâmetro, massa e densidade que Calisto ou Ganímedes. Presumivelmente também tem uma composição semelhante – cerca de metade gelo e metade rocha. No entanto, Titã é única entre as luas, com uma atmosfera espessa e lagos e rios e chuva cadente (embora estes não sejam compostos de água mas de hidrocarbonetos como o etano e o metano, que podem permanecer líquidos às temperaturas geladas em Titã).

A Voyager de Titã de 1980 determinou que a densidade da superfície da sua atmosfera é quatro vezes maior do que a da Terra. A pressão atmosférica nesta lua é de 1,6 bar, superior à de qualquer outra lua e, notavelmente, até superior à dos planetas terrestres Marte e Terra. A composição atmosférica é principalmente nitrogénio, uma forma importante em que a atmosfera de Titã se assemelha à da Terra.

Também foram detectados na atmosfera de Titã monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (compostos de hidrogénio e carbono) tais como metano (CH4), etano (C2H6), e propano (C3H8), e compostos de nitrogénio tais como cianeto de hidrogénio (HCN), cianogénio (C2N2), e cianoacetileno (HC3N). A sua presença indica uma química activa na qual a luz solar interage com o azoto atmosférico e o metano para criar uma mistura rica de moléculas orgânicas. Existem também múltiplas camadas de névoa e nuvens de hidrocarbonetos na atmosfera, como ilustrado na Figura 1.

Estas descobertas da Voyager motivaram um programa de exploração muito mais ambicioso utilizando o orbitador de Saturno Cassini da NASA e uma sonda para aterrar em Titan chamada Huygens, construída pela Agência Espacial Europeia. O orbitador, que incluía várias câmaras, espectrómetros e um sistema de imagem de radar, fez dezenas de flybys próximos de Titan entre 2004 e 2015, cada um deles produzindo imagens de radar e infravermelhos de porções da superfície (ver Exploring the Outer Planets). A sonda Huygens desceu de pára-quedas com sucesso através da atmosfera, fotografando a superfície a partir de baixo das nuvens, e aterrou a 14 de Janeiro de 2005. Esta foi a primeira (e até agora a única) nave espacial a aterrar numa lua no sistema solar exterior.

No final da sua descida de pára-quedas, a sonda Huygens de 319 quilogramas aterrou em segurança, deslizou uma curta distância, e começou a enviar dados de volta à Terra, incluindo fotografias e análises da atmosfera. Parecia ter aterrado numa planície plana com rochas, mas tanto a superfície como as rochas eram compostas por gelo de água, que é tão duro como rocha à temperatura de Titã (ver Figura 2).

As fotografias tiradas durante a descida mostraram uma variedade de características, incluindo canais de drenagem, sugerindo que os Huygens tinham aterrado na margem de um antigo lago de hidrocarbonetos. O céu era laranja profundo, e o brilho do Sol era mil vezes menor do que a luz solar na Terra (mas ainda mais de cem vezes mais brilhante do que sob a lua cheia na Terra). A temperatura de superfície de Titan era de 94 K (-179 °C). A nave espacial mais quente aqueceu o suficiente do gelo onde aterrou para que os seus instrumentos pudessem medir o gás hidrocarboneto libertado. As medições na superfície continuaram durante mais de uma hora antes da sonda sucumbir à temperatura gelada.

Radar e imagens de infravermelhos de Titã do orbital de Cassini construíram gradualmente uma imagem de uma superfície notavelmente activa nesta lua, complexa e geologicamente jovem (Figura 3). Existem grandes lagos de metano perto das regiões polares que interagem com o metano na atmosfera, tal como os oceanos de água da Terra interagem com o vapor de água na nossa atmosfera. A presença de muitas características erosivas indica que o metano atmosférico pode condensar e cair como chuva, depois fluir pelos vales para os grandes lagos. Assim, Titan tem um equivalente a baixa temperatura do ciclo da água na Terra, com o líquido na superfície que evapora, forma nuvens, e depois condensa para cair como chuva – mas em Titan o líquido é uma combinação de metano, etano, e um vestígio de outros hidrocarbonetos. É uma paisagem estranhamente familiar e no entanto totalmente estranha.

Estas descobertas levantam a questão de saber se poderia haver vida em Titan. Os hidrocarbonetos são fundamentais para a formação das grandes moléculas de carbono que são essenciais à vida no nosso planeta. Contudo, a temperatura em Titã é demasiado baixa para água líquida ou para muitos dos processos químicos que são essenciais à vida tal como a conhecemos. Resta, contudo, uma possibilidade intrigante de Titã poder ter desenvolvido uma forma diferente de vida à base de carbono a baixa temperatura que poderia funcionar com hidrocarbonetos líquidos desempenhando o papel da água. A descoberta de tal “vida como não a conhecemos” poderia ser ainda mais excitante do que encontrar vida como a nossa em Marte. Se tal vida verdadeiramente extraterrestre estiver presente em Titã, a sua existência iria expandir grandemente a nossa compreensão da natureza da vida e dos ambientes habitáveis.

Triton and Its Volcanoes

A maior lua de Tritão de Netuno (não confundir o seu nome com Titan) tem um diâmetro de 2720 quilómetros e uma densidade de 2,1 g/cm3, indicando que é provavelmente composta por cerca de 75% de rocha misturada com 25% de gelo de água. As medições indicam que a superfície de Tritão tem a temperatura mais fria de qualquer dos mundos que os nossos representantes robôs visitaram. Como a sua reflectividade é tão elevada (cerca de 80%), Triton reflecte a maior parte da energia solar que cai sobre ela, resultando numa temperatura superficial entre 35 e 40 K.

O material de superfície de Triton é feito de água congelada, azoto, metano, e monóxido de carbono. O metano e o nitrogénio existem como gás na maior parte do sistema solar, mas são congelados às temperaturas de Tritão. Apenas uma pequena quantidade de vapor de nitrogénio persiste para formar uma atmosfera. Embora a pressão superficial desta atmosfera seja apenas 16 milionésimos de barra, isto é suficiente para suportar uma fina névoa ou camadas de nuvens.

A superfície de Triton, como a de muitas outras luas no sistema solar exterior, revela uma longa história de evolução geológica (Figura 4). Embora sejam encontradas algumas crateras de impacto, muitas regiões foram inundadas bastante recentemente pela versão local de “lava” (talvez misturas de água ou água-amónia). Há também regiões misteriosas de terreno salpicado ou montanhoso.

O voo da Voyager de Tritão teve lugar numa altura em que o pólo sul da lua estava inclinado para o Sol, permitindo a esta parte da superfície desfrutar de um período de relativo calor. (Lembre-se que “quente” em Tritão ainda é escandalosamente mais frio do que qualquer coisa que experimentamos na Terra). Uma calota polar cobre grande parte do hemisfério sul de Tritão, aparentemente evaporando ao longo da borda norte. Esta calota polar pode consistir em azoto congelado que foi depositado durante o Inverno anterior.

Completamente, as imagens da Voyager mostraram que a evaporação da calota polar de Tritão gera géiseres ou plumas vulcânicas de gás nitrogénio (ver Figura 5). (Fontes de tal gás subiram a cerca de 10 quilómetros de altura, visíveis na atmosfera fina porque o pó da superfície subiu com eles e coloriu-os de preto). Estas plumas diferem das plumas vulcânicas de Io na sua composição e também no facto de derivarem a sua energia da luz solar aquecendo a superfície e não do calor interno.