O humorista político Mark Russel uma vez brincou:"A teoria científica de que mais gosto é que os anéis de Saturno são compostos inteiramente de bagagem perdida de avião."

Nós vamos, não há bagagem, acontece que. Mas um novo estudo aparecendo em Ciência com base em dados das órbitas finais do ano passado da sonda Cassini da NASA, mostra que os anéis de Saturno - alguns dos objetos visualmente mais estupendos do universo - são muito mais quimicamente complicados do que se pensava anteriormente.

Além disso, o artigo mostra que o anel D mais interno do gigante gasoso está lançando grãos de poeira revestidos com seu coquetel químico na atmosfera superior do planeta a uma taxa extraordinária enquanto gira. Em longas escalas de tempo, os pesquisadores dizem que esse material em queda pode alterar o conteúdo de carbono e oxigênio da atmosfera.

"Este é um novo elemento de como nosso sistema solar funciona, "disse Thomas Cravens, professor de física e astronomia da Universidade de Kansas e co-autor do novo artigo. "Duas coisas me surpreenderam. Uma é a complexidade química do que estava saindo dos anéis - pensamos que seria quase inteiramente água com base no que vimos no passado. A segunda coisa é a quantidade absoluta dela - muito mais do que que esperávamos originalmente. A qualidade e a quantidade dos materiais que os anéis estão colocando na atmosfera me surpreenderam. "

Cravens é membro da equipe do Espectrômetro de Massa Iônica e Neutra (INMS) da Cassini. Durante o "Grand Finale" da Cassini, o mergulho no anel mais interno de Saturno e na atmosfera superior em 2017, o espectrômetro de massa a bordo da sonda amostrou substâncias químicas em altitudes entre os anéis de Saturno e a atmosfera.

Mais do que simplesmente água, o INMS descobriu que os anéis são compostos de água, metano, amônia, monóxido de carbono, nitrogênio molecular e dióxido de carbono.

"O que o artigo está descrevendo é o ambiente na lacuna entre o anel interno e a atmosfera superior, e algumas das coisas encontradas eram esperadas, como água, "Cravens disse." O que foi uma surpresa foi que o espectrômetro de massa viu metano - ninguém esperava isso. Também, viu um pouco de dióxido de carbono, o que foi inesperado. Os anéis foram pensados ​​para ser inteiramente de água. Mas os anéis mais internos estão bastante contaminados, ao que parece, com material orgânico preso no gelo. "

Uma nova descoberta do espectrômetro de massa da Cassini mostrou que grandes quantidades da mistura química do anel D de Saturno são lançadas na atmosfera superior do planeta pelo anel girando mais rápido do que a própria atmosfera do planeta.

"Vimos que estava acontecendo, embora não fosse totalmente compreendido, "disse o pesquisador KU." O que vimos é este material, incluindo um pouco de benzina, estava alterando a atmosfera superior de Saturno na região equatorial. Havia grãos e poeira contaminados. "

Cravens disse que as descobertas podem lançar uma nova luz sobre os mecanismos que sustentam nosso sistema solar, bem como outros sistemas solares e exoplanetas - e também suscitar uma série de novas questões científicas.

"Isso pode nos ajudar a entender, como um planeta consegue anéis? Alguns fazem, alguns não, "ele disse." Qual é a vida útil de um anel? E o que está reabastecendo os anéis? Houve um tempo em que Saturno não tinha anéis? Como essa composição entrou lá em primeiro lugar? É o que sobrou da formação de nosso sistema solar? Ele data da nebulosa proto-pré-solar, a nebulosa que desabou da mídia interestelar que formou o sol e os planetas? "

De acordo com Cravens, a taxa mais alta do que o esperado de material sendo expelido do anel D de Saturno para a atmosfera superior do planeta, ou ionosfera, é suficiente que os astrônomos agora pensem que a vida útil do anel pode ser mais breve do que o estimado anteriormente.

"Por causa desses dados, agora reduzimos a vida útil dos anéis internos por causa da quantidade de material que está sendo retirado - é muito mais do que pensávamos antes, "Disse Cravens. Sabemos que está retirando material dos anéis pelo menos 10 vezes mais rápido do que pensávamos. Se não estiver sendo reabastecido, os anéis não vão durar - você tem um buraco no balde. Júpiter provavelmente tinha um anel que evoluiu para o anel fino atual, e pode ser por razões semelhantes. Os anéis vêm e vão. Em algum ponto, eles gradualmente desaparecem, a menos que de alguma forma eles estejam obtendo novo material. "

Auxiliado por alunos de graduação e pós-graduação da KU, uma primeira fase do trabalho da Cravens envolveu a classificação e limpeza de dados brutos do instrumento INMS da Cassini.

"Os dados brutos vieram de nosso instrumento na Cassini para antenas do espaço profundo para o Jet Propulsion Laboratory da NASA e, em seguida, para computadores no Southwest Research Institute em San Antonio, onde Hunter Waite, o primeiro autor, é baseado, " ele disse.

Mas a principal contribuição de Cravens envolveu a interpretação desses dados com foco em como os materiais dos anéis estão alterando a ionosfera de Saturno. Cravens e seus colegas relatam que o influxo de produtos químicos dos anéis muda a química ionosférica equatorial de Saturno ao converter os íons de hidrogênio e íons de hidrogênio triatômicos em íons moleculares mais pesados, esgotando a densidade ionosférica do planeta.

“Meu interesse era pela ionosfera, o ambiente de partículas carregadas, e foi nisso que me concentrei, "Cravens disse." Esta gosma que chega mastiga muito da ionosfera, afeta sua composição e causa efeitos observáveis ​​- é isso que estamos tentando entender agora. Os dados são claros, mas as explicações ainda estão sendo modeladas e isso vai demorar um pouco. O material está entrando em Saturno em alta velocidade porque os anéis estão se movendo muito mais rápido do que a atmosfera. Não cai apenas suavemente. Ele chega voando lá como um satélite entrando novamente em nosso planeta. Esses grãos de poeira movendo-se na velocidade do satélite, depositar energia que pode dissociar a atmosfera. Por átomo, é muito energético por causa da diferenciação de velocidade entre os anéis e a atmosfera. Achamos que pode estar aquecendo a alta atmosfera, mudando sua composição. "