Conceito artístico da nave Cassini mostrado contra uma foto real de Saturno e seus anéis quando a Cassini cruzou o plano dos anéis. Crédito:NASA / JPL-Caltech
Um dos últimos atos da espaçonave Cassini da NASA antes de seu mergulho mortal na atmosfera de hidrogênio e hélio de Saturno foi navegar entre o planeta e seus anéis e deixá-los puxá-lo ao redor, essencialmente atuando como uma sonda de gravidade.
Medições precisas da trajetória final da Cassini agora permitem que os cientistas façam a primeira estimativa precisa da quantidade de material nos anéis do planeta, pesando-os com base na força de sua atração gravitacional.
Essa estimativa - cerca de 40 por cento da massa da lua de Saturno Mimas, que é 2, 000 vezes menor que a lua da Terra - diz a eles que os anéis são relativamente recentes, tendo se originado há menos de 100 milhões de anos e talvez tão recentemente quanto 10 milhões de anos atrás.
Sua tenra idade põe fim a uma longa discussão entre os cientistas planetários. Alguns pensaram que os anéis se formaram junto com o planeta 4,5 bilhões de anos atrás a partir de fragmentos de gelo que permaneceram em órbita após a formação do sistema solar. Outros pensaram que os anéis eram muito jovens e que Saturno tinha, em algum ponto, capturou um objeto do cinturão de Kuiper ou um cometa e gradualmente o reduziu a escombros em órbita.
A nova estimativa de massa é baseada na medição de quanto a trajetória de vôo da Cassini foi defletida pela gravidade dos anéis quando a espaçonave voou entre o planeta e os anéis em seu conjunto final de órbitas em setembro de 2017. Inicialmente, Contudo, a deflexão não correspondeu às previsões baseadas em modelos do planeta e anéis. Somente quando a equipe contabilizou ventos fluindo muito profundos na atmosfera de Saturno - algo impossível de observar do espaço - as medições fizeram sentido, permitindo-lhes calcular a massa dos anéis.
"A primeira vez que olhei os dados não acreditei, porque confiei em nossos modelos e demorou um pouco para perceber que havia algum efeito que alterou o campo gravitacional que não havíamos considerado, "disse Burkhard Militzer, professor de ciências terrestres e planetárias da Universidade da Califórnia, Berkeley, quem modela interiores planetários. "Isso acabou por ser fluxos maciços na atmosfera pelo menos 9, 000 quilômetros de profundidade ao redor da região equatorial. Nós pensamos preliminarmente que essas nuvens eram como nuvens na Terra, que estão confinados a uma camada fina e quase não contêm massa. Mas em Saturno eles são realmente enormes. "
Eles também calcularam que as nuvens da superfície no equador de Saturno giram 4 por cento mais rápido do que a camada 9, 000 quilômetros (cerca de 6, 000 milhas) de profundidade. Essa camada mais profunda leva 9 minutos a mais para girar do que o topo das nuvens no equador, que dão a volta ao planeta uma vez a cada 10 horas, 33 minutos.
"A descoberta de camadas em rotação profunda é uma revelação surpreendente sobre a estrutura interna do planeta, "disse a cientista do projeto Cassini Linda Spilker, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia. "A questão é o que faz com que a parte da atmosfera em rotação mais rápida se torne tão profunda e o que isso nos diz sobre o interior de Saturno."
O interior de Saturno é composto principalmente de três camadas:um núcleo interno profundo feito principalmente de elementos pesados, com um envelope de hidrogênio metálico líquido, rodeado por uma camada de hidrogênio molecular. As medições da Cassini estão dizendo aos cientistas sobre o tamanho do núcleo, o fluxo de ventos na atmosfera, e a massa dos anéis. Crédito:imagem de fundo da NASA / JPL-Caltech
Militzer também foi capaz de calcular que o núcleo rochoso do planeta deve ter entre 15 e 18 vezes a massa da Terra, que é semelhante às estimativas anteriores.
O time, liderado por Luciano Iess na Universidade Sapienza de Roma, Itália, relataram seus resultados hoje no jornal Ciência .
Os anéis vieram do cometa gelado?
Estimativas anteriores da massa dos anéis de Saturno - entre metade e um terço da massa de Mimas - vieram do estudo das ondas de densidade que viajam ao redor do rochoso, anéis de gelo. Essas ondas são causadas pelos 62 satélites do planeta, incluindo Mimas, que cria a chamada divisão Cassini entre os dois maiores anéis, A e B. Mimas é liso e redondo, 246 quilômetros de diâmetro. Ele tem uma cratera de grande impacto que o faz parecer a Estrela da Morte dos filmes Star Wars.
"As pessoas não confiaram nas medições das ondas porque pode haver partículas nos anéis que são massivas, mas não participam das ondas, "Militzer disse." Sempre suspeitamos que havia alguma massa oculta que não podíamos ver nas ondas.
Felizmente, à medida que a Cassini se aproximava do fim de sua vida, A NASA o programou para realizar 22 mergulhos entre o planeta e os anéis para sondar o campo gravitacional de Saturno. Radiotelescópios baseados na Terra mediram a velocidade da espaçonave em uma fração de milímetro por segundo.
O novo valor da massa do anel está na faixa das estimativas anteriores e permite aos pesquisadores determinar sua idade.
Esses cálculos de idade, liderado por Philip Nicholson da Cornell University and Iess, construído em uma conexão que os cientistas já haviam feito entre a massa dos anéis e sua idade. Massa mais baixa aponta para uma idade mais jovem, porque os anéis são inicialmente feitos de gelo e são brilhantes, mas com o tempo tornam-se contaminados e escurecidos por detritos interplanetários.
“Essas medições só foram possíveis porque a Cassini voou muito perto da superfície nas horas finais, "Militzer disse." Foi um clássico, maneira espetacular de terminar a missão. "
