Uma nova pesquisa explica como bolhas explodem em lagos de hidrocarbonetos gelados na maior lua de Saturno, Titã, potencialmente criando efervescência intensa o suficiente para formar feições geológicas na lua.

Titã é coberto por lagos de hidrocarbonetos compostos de metano e etano. Os cientistas notaram pontos brilhantes nesses lagos, que apareceu em algumas fotos da espaçonave Cassini da NASA e misteriosamente desapareceu em outras. Mais tarde, eles teorizaram que essas "ilhas mágicas" poderiam ser explosões de bolhas de nitrogênio.

No novo estudo publicado no jornal da AGU Cartas de pesquisa geofísica , pesquisadores simularam os lagos de Titã em uma câmara pressurizada. Eles encontraram a combinação certa de metano, o etano e o nitrogênio são cruciais para a formação de bolhas.

Sob condições semelhantes às de Titã, os pesquisadores descobriram que o etano teve que fluir em poças de metano para produzir bolhas vigorosas. É possível que esses surtos de bolhas sejam fortes o suficiente para moldar deltas de rios em corpos líquidos na lua, de acordo com a nova pesquisa.

Explicar como as bolhas se formam nos lagos de Titã agora permite que os cientistas comecem a investigar questões fundamentais sobre como os líquidos se comportam na lua. De todos os corpos do nosso sistema solar, poucos são mais parecidos com a Terra do que Titã, e é um dos poucos lugares que os cientistas acham que pode ter as condições necessárias para a vida extraterrestre.

Os resultados também sugerem cenários que um submarino exploratório pode enfrentar nos lagos de Titã, se a espaçonave liberasse calor e potencialmente provocasse uma explosão de bolhas.

"Quanto mais aprendemos sobre Titã, quanto mais aprendemos que não podemos ignorar os lagos, "disse Kendra Farnsworth, um cientista planetário da Universidade de Arkansas em Fayetteville e principal autor do novo estudo. "E encontramos coisas divertidas como bolhas. Talvez um pouco mais violentas do que esperávamos, mas definitivamente divertido de assistir. "

Fazendo bolhas

Titã é a única lua em nosso sistema solar que possui uma atmosfera. Seu ar é composto principalmente de nitrogênio - um elemento que também forma a maior parte da atmosfera da Terra - e hidrocarbonetos, que formam uma espessura, camada nebulosa que obscurece muitos dos recursos em sua superfície.

As nuvens de Titã geram chuva de hidrocarbonetos na forma de metano e etano. Na terra, metano é um gás usado para aquecimento, cozinha e eletricidade, enquanto o gás etano é um precursor do plástico polietileno.

Temperaturas em Titan, Contudo, são frios o suficiente para que esses compostos sejam líquidos. Lá, os hidrocarbonetos circulam pela atmosfera de maneira muito semelhante à da água na Terra. Lagos de metano e etano líquidos borrifam a superfície de Titã - tornando-o o único outro corpo em nosso sistema solar além da Terra a hospedar fluidos estáveis.

Trabalhos anteriores descobriram que o gás nitrogênio da atmosfera de Titã pode se dissolver prontamente em piscinas frias com altas concentrações de metano - como quando o dióxido de carbono se dissolve em refrigerante. Após o aquecimento, o líquido liberou gás nitrogênio na forma de bolhas efervescentes.

Mas esses experimentos anteriores não imitaram totalmente o ambiente natural de Titã. Eles também não explicaram quais condições podem fazer os lagos espumar, embora os pesquisadores suspeitem que isso aconteça durante chuvas fortes ou quando um riacho deságua em um lago.

"Os lagos de Titã têm uma dinâmica muito interessante, "Farnsworth disse." Eles não são apenas corpos estáticos de líquido.

Titã, mas na terra

Para determinar como o etano, metano e nitrogênio podem explodir em bolhas em Titã, Farnsworth e seus colegas conduziram experimentos em um câmara pressurizada simulando condições na lua. Dentro, eles definiram a pressão atmosférica para 1,5 bar - que é 1,5 vezes mais alta do que a da Terra ao nível do mar - e as temperaturas variaram de 83 graus Kelvin (-190 Celsius ou -310 Fahrenheit) a 94 graus Kelvin (-179 Celsius ou -290 Fahrenheit).

Os pesquisadores permitiram que um líquido fluísse para um prato de amostra contendo uma poça do outro. Os pesquisadores então resfriaram o interior da câmara até que estivesse acima ou abaixo de 86 graus Kelvin (-187 Celsius ou -305 Fahrenheit) para permitir que o nitrogênio se dissolvesse. Em um conjunto de experimentos, o etano fluiu para as lagoas de metano. Noutro, o metano fluiu para o etano. A equipe então aqueceu gradualmente a câmara e esperou que as bolhas estourassem.

Dois cenários resultaram em bolhas. Em temperaturas abaixo de 86 graus Kelvin, etano em camadas sobre metano rico em nitrogênio, não importa a ordem em que foram colocados na placa de Petri. Conforme a temperatura esquentava, o metano por baixo começou a espumar e quando as camadas se dissolveram, bolhas alcançaram a superfície.

Se a câmara estava acima de 86 graus Kelvin quando os pesquisadores adicionaram os líquidos, o metano fluindo para o etano não produziu nenhuma espuma. Apenas o etano fluindo para poças de metano produzia bolhas - e o fazia com força.

"O mais surpreendente foi como as explosões foram violentas, "Farnsworth disse. Durante um experimento, a explosão de bolhas foi tão forte, afetou o equipamento. "De repente, Eu olho e as bolhas literalmente explodem e atingem minha câmera, "ela lembrou.

Efervescência divertida

Os novos resultados sugerem que mudanças na temperatura e na composição são cruciais para a formação de bolhas nos lagos de Titã.

As bolhas explodem quando o fluxo de etano se mistura com o metano supersaturado com nitrogênio - o que significa que o metano contém mais nitrogênio dissolvido do que as condições normais permitem. Quando o metano aquece, pode conter menos nitrogênio dissolvido, que escapa como gás. A mistura também deve ter entre 40 e 95 por cento de metano para fazer bolhas, de acordo com o estudo.

É quase como fazer doce de rocha. Quando a água fervente está supersaturada com açúcar - ou contém mais açúcar do que normalmente pode ser dissolvido -, cristais se formarão em um pedaço de madeira revestida com açúcar à medida que o líquido esfria.

Os experimentos em temperaturas mais altas provavelmente imitam o que está acontecendo na superfície de Titã porque as temperaturas mais frias da lua caem para apenas 89 graus Kelvin (-184 Celsius ou -299 Fahrenheit), Farnsworth disse.

"[O novo estudo] é um bom trabalho que acrescenta ao que estamos aprendendo sobre os lagos de Titã e enfatiza a importância do trabalho de laboratório, "disse Michael Malaska, um cientista planetário do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, na Califórnia, que não esteve envolvido no trabalho. "É como 'bem-vindo ao estranho' e é uma maneira diferente de pensar sobre algo que não é água."

Esta história foi republicada por cortesia de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), uma comunidade de blogs de ciência espacial e terrestre, patrocinado pela American Geophysical Union. Leia a história original aqui.