SATURNO LEVANTA "ONDAS" NOS SEUS PRÓPRIOS ANÉIS 20 de agosto de 2021
Ilustração de Saturno e do seu núcleo "difuso".
Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)
Da mesma forma que os sismos fazem o nosso planeta tremer, as oscilações no interior de Saturno fazem o gigante gasoso agitar-se levemente. Estes movimentos, por sua vez, provocam ondulações nos anéis de Saturno.
Num novo estudo aceite para publicação na revista Nature Astronomy, dois astrónomos do Caltech analisaram estes anéis ondulantes para revelar novas informações sobre o núcleo de Saturno. Para o seu estudo, usaram dados mais antigos obtidos pela Cassini da NASA, uma sonda que orbitou o gigante gasoso durante 13 anos antes de mergulhar na sua atmosfera e de desintegrar em 2017.
Os achados sugerem que o núcleo do planeta não é uma bola dura de rocha, como algumas teorias anteriores haviam proposto, mas uma sopa difusa de gelo, rocha e fluídos metálicos - ou o que os cientistas chamam de núcleo "difuso". A análise também revela que o núcleo se estende por 60% do diâmetro do planeta, o que o torna substancialmente maior do que o estimado anteriormente.
"Nós usámos os anéis de Saturno como um sismógrafo gigante para medir as oscilações dentro do planeta," diz o coautor Jim Fuller, professor assistente de astrofísica teórica no Caltech. "Esta é a primeira vez que podemos sondar sismicamente a estrutura de um planeta gigante gasoso, e os resultados foram bastante surpreendentes."
"A análise detalhada dos anéis ondulantes de Saturno é uma forma muito elegante de sismologia para inferir as características do núcleo de Saturno," diz Jennifer Jackson, professora de Física Mineral no Laboratório Sismológico do Caltech, que não esteve envolvida no estudo, mas usa diferentes tipos de observações sísmicas para entender a composição do núcleo da Terra e para potencialmente detetar eventos sísmicos em Vénus no futuro.
O autor principal do estudo é Christopher Mankovich, investigador pós-doutorado em ciências planetárias que trabalha no grupo de Fuller.
As descobertas fornecem as melhores evidências, até à data, do núcleo difuso de Saturno e alinham-se com evidências recentes da missão Juno da NASA, que indica que o gigante gasoso Júpiter também pode ter um núcleo difuso similar.
"Os núcleos difusos são como lama," explica Mankovich. "O hidrogénio e o hélio no planeta misturam-se gradualmente com mais e mais gelo e rocha conforme nos movemos para o centro do planeta. É um pouco como partes dos oceanos da Terra, onde a salinidade aumenta conforme atingimos níveis cada vez mais profundos, criando uma configuração estável."
A ideia de que as oscilações de Saturno podiam fazer "ondas" nos seus anéis e que os anéis podiam, portanto, ser usados como um sismógrafo para estudar o interior de Saturno, surgiu pela primeira vez em estudos no início da década de 1990 por Mark Marley e Carolyn Porco, que mais tarde se tornou a líder da equipa de imagem da Cassini. A primeira observação deste fenómeno foi feita por Matt Hedman e P.D. Nicholson em 2013, que analisaram dados da Cassini. Os astrónomos descobriram que o anel C de Saturno continha vários padrões espirais impulsionados por flutuações no campo gravitacional de Saturno e que estes padrões eram distintos de outras ondas nos anéis provocadas por interações gravitacionais com as luas do planeta.
Agora, Mankovich e Fuller analisaram o padrão das ondas nos anéis para construir novos modelos do interior de Saturno.
"Saturno está sempre a tremer, mas é subtil," diz Mankovich. "A superfície do planeta move-se cerca de um metro a cada uma ou duas horas, como um lago com ondulações lentas. E como um sismógrafo, os anéis captam as perturbações de gravidade e as partículas dos anéis começam a agitar-se," acrescentou.
Os cientistas dizem que as ondulações gravitacionais observadas indicam que o interior profundo de Saturno, apesar de agitar-se como um todo, é composto de camadas estáveis que se formaram depois que materiais mais pesados afundaram até ao meio do planeta e pararam de se misturar com materiais mais leves acima deles.
"Para que o campo gravitacional do planeta oscile com estas frequências específicas, o interior deve ser estável, e isso só é possível se a fração de gelo e rocha aumentar gradualmente à medida que nos dirigimos para o centro do planeta," diz Fuller.
Os seus resultados também indicam que o núcleo de Saturno tem 55 vezes a massa da Terra, com 17 massas terrestres sendo gelo e rocha e o resto um fluído de hidrogénio e hélio.
Hedman, que não faz parte do estudo atual, diz: "Christopher e Jim foram capazes de mostrar que uma característica particular do anel forneceu fortes evidências de que o núcleo de Saturno é extremamente difuso. Fico empolgado ao pensar sobre o que todas as outras características dos anéis geradas por Saturno nos podem ser capazes de dizer sobre esse planeta."
Além disto, as descobertas representam desafios para os modelos atuais da formação de planetas gigantes gasosos, que sustentam que os núcleos rochosos se formam primeiro e depois atraem grandes invólucros de gás. Se os núcleos dos planetas forem efetivamente difusos, como indica o estudo, os planetas podem, ao invés, incorporar gás no início do processo.
