Muitos sonham com o que fariam se tivessem uma máquina do tempo. Alguns viajariam 100 milhões de anos atrás no tempo, quando os dinossauros vagaram pela Terra. Nao muitos, no entanto, pensaria em levar um telescópio com eles, e se, tendo feito isso, observe Saturno e seus anéis.

É discutível se nosso astrônomo viajante no tempo seria capaz de observar os anéis de Saturno. Pegue os anéis, de alguma forma ou forma, existia desde o início do sistema solar, 4,6 bilhões de anos atrás, ou são uma adição mais recente? Será que os anéis se formaram quando o asteróide Chicxulub eliminou os dinossauros?

Sou um cientista espacial com paixão pelo ensino de física e astronomia, e os anéis de Saturno sempre me fascinaram, pois contam a história de como os olhos da humanidade foram abertos para as maravilhas do nosso sistema solar e do cosmos.

Nossa visão de Saturno evolui

Quando Galileu observou Saturno pela primeira vez através de seu telescópio em 1610, ele ainda estava se deleitando com a fama de descobrir as quatro luas de Júpiter. Mas Saturno o deixou perplexo. Olhando para o planeta através de seu telescópio, primeiro parecia para ele como um planeta com duas luas muito grandes, então como um planeta solitário, e então novamente através de seu novo telescópio, em 1616, como um planeta com braços ou alças.

Quatro décadas depois, Giovanni Cassini sugeriu pela primeira vez que Saturno era um planeta anelado, e o que Galileu viu foram diferentes visões dos anéis de Saturno. Por causa dos 27 graus de inclinação do eixo de rotação de Saturno em relação ao plano de sua órbita, os anéis parecem inclinar-se para longe da Terra com o ciclo de 29 anos da revolução de Saturno em torno do Sol, dando à humanidade uma visão em constante mudança dos anéis.

Mas de que eram feitos os anéis? Eles eram discos sólidos como alguns sugeriram? Ou eles eram feitos de partículas menores? À medida que mais estrutura se tornava aparente nos anéis, à medida que mais lacunas foram encontradas, e como o movimento dos anéis em torno de Saturno foi observado, astrônomos perceberam que os anéis não eram sólidos, e eram talvez constituídos por um grande número de luas, ou pequenas luas. Ao mesmo tempo, as estimativas para a espessura dos anéis foram de 300 milhas de Sir William Herschel em 1789, de acordo com a estimativa muito mais precisa de Audouin Dollfus de menos de duas milhas em 1966.

A compreensão dos astrônomos sobre os anéis mudou drasticamente com as missões Pioneer 11 e Voyager gêmeas para Saturno. A agora famosa fotografia dos anéis da Voyager, retroiluminado pelo Sol, mostrou pela primeira vez que o que parecia ser o vasto A, Os anéis B e C, na verdade, compreendiam milhões de argolinhas menores.

A missão Cassini para Saturno, tendo passado mais de uma década orbitando o gigante anelado, deu aos cientistas planetários visões ainda mais espetaculares e surpreendentes. O magnífico sistema de anéis de Saturno tem entre 10 metros e um quilômetro de espessura. A massa combinada de suas partículas, que são 99,8% de gelo e a maioria dos quais tem menos de um metro de tamanho, é cerca de 16 quatrilhões de toneladas, menos de 0,02% da massa da Lua da Terra, e menos da metade da massa da lua de Saturno, Mimas. Isso levou alguns cientistas a especular se os anéis são resultado do rompimento de uma das luas de Saturno ou da captura e rompimento de um cometa perdido.

Os anéis dinâmicos

Nos quatro séculos desde a invenção do telescópio, anéis também foram descobertos em torno de Júpiter, Urano e Netuno, os planetas gigantes do nosso sistema solar. A razão pela qual os planetas gigantes são adornados com anéis e a Terra e os outros planetas rochosos não foi proposta pela primeira vez por Eduard Roche, um astrônomo francês em 1849.

Uma lua e seu planeta estão sempre em uma dança gravitacional. Lua da terra, puxando em lados opostos da Terra, causa as marés do oceano. As forças das marés também afetam as luas planetárias. Se uma lua se aventurar muito perto de um planeta, essas forças podem superar a "cola" gravitacional que mantém a lua unida e separá-la. Isso faz com que a lua se divida e se espalhe ao longo de sua órbita original, formando um anel.

O limite de Roche, a distância mínima de segurança para a órbita da lua, é aproximadamente 2,5 vezes o raio do planeta a partir do centro do planeta. Para o enorme Saturno, esta é uma distância de 87, 000 quilômetros acima do topo de sua nuvem e corresponde à localização do anel F externo de Saturno. Para a Terra, esta distância é menor que 10, 000 quilômetros acima de sua superfície. Um asteróide ou cometa teria que se aventurar muito perto da Terra para ser dilacerado pelas forças das marés e formar um anel ao redor da Terra. Nossa própria Lua é um 380 muito seguro, 000 quilômetros de distância.

A espessura dos anéis planetários é causada por sua natureza em constante mudança. Uma partícula do anel cuja órbita é inclinada em relação ao resto do anel acabará por colidir com outras partículas do anel. Ao fazer isso, ele perderá energia e se estabelecerá no plano do anel. Ao longo de milhões de anos, todas essas partículas errantes caem ou se alinham, deixando apenas o sistema de anéis muito tênue que as pessoas observam hoje.

Durante o último ano de sua missão, a espaçonave Cassini mergulhou repetidamente no 7, Intervalo de 000 quilômetros entre as nuvens de Saturno e seus anéis internos. Essas observações sem precedentes deixaram um fato muito claro:os anéis estão mudando constantemente. Partículas individuais nos anéis são continuamente empurradas umas pelas outras. As partículas do anel estão continuamente chovendo em Saturno.

O pastor luas Pan, Daphnis, Atlas, Pandora e Prometheus, medindo entre oito e 130 quilômetros de diâmetro, literalmente pastorear as partículas do anel, mantendo-os em suas órbitas atuais. Ondas de densidade, causado pelo movimento das luas pastor dentro dos anéis, empurrar e remodelar os anéis. Pequenos moonlets estão se formando a partir de partículas anulares que se aglutinam. Tudo isso indica que os anéis são efêmeros. A cada segundo, até 40 toneladas de gelo dos anéis chovem na atmosfera de Saturno. Isso significa que os anéis podem durar apenas várias dezenas a centenas de milhões de anos.

Poderia um astrônomo viajante no tempo ter visto os anéis 100 milhões de anos atrás? Um indicador da idade dos anéis é sua poeira. Objetos expostos à poeira que permeia nosso sistema solar por longos períodos de tempo ficam mais empoeirados e mais escuros.

Os anéis de Saturno são extremamente brilhantes e livres de poeira, parecendo indicar que eles se formaram em qualquer lugar de 10 a 100 milhões de anos atrás, se a compreensão dos astrônomos de como as partículas de gelo acumulam poeira estiver correta. Uma coisa é certa. Os anéis que nosso astronauta viajante no tempo teria visto teriam uma aparência muito diferente de como são hoje.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.