Universe Today examinou a importância de estudar crateras de impacto, superfícies planetárias, exoplanetas, astrobiologia, física solar, cometas e atmosferas planetárias, e como estas disciplinas científicas intrigantes podem ajudar os cientistas e o público a compreender melhor como estamos a perseguir a vida fora da Terra.



Aqui, olharemos para dentro e examinaremos o papel que a geofísica planetária desempenha em ajudar os cientistas a obter uma maior visão do nosso sistema solar e além, incluindo os benefícios e desafios, encontrar vida fora da Terra e como os futuros alunos podem prosseguir o estudo da geofísica planetária. Então, o que é geofísica planetária e por que é tão importante estudá-la?

“A geofísica planetária é o estudo de como os planetas e seus conteúdos se comportam e evoluem ao longo do tempo”, disse o Dr. Marshall Styczinski, que é um cientista pesquisador afiliado do Blue Marble Space Institute of Science, ao Universe Today. "É essencialmente o estudo do que está abaixo, concentrando-se no que não podemos ver e como isso se relaciona com o que podemos ver e medir. A maioria dos planetas (incluindo a Terra!) Estão ocultos da vista - a geofísica é como sabemos tudo sobre a Terra abaixo do nível mais profundo que escavamos!"

Como o próprio nome indica, geofísica é o estudo da compreensão da física por trás dos processos geológicos, tanto na Terra como em outros corpos planetários, com ênfase nos processos geológicos interiores. Isto é especificamente útil para corpos planetários diferenciados, o que significa que têm várias camadas interiores resultantes de elementos mais pesados ​​que afundam para o centro, enquanto os elementos mais leves permanecem mais próximos da superfície.

O planeta Terra, por exemplo, é separado em crosta, manto e núcleo, cada um com suas próprias subcamadas, e a compreensão desses processos internos ajuda os cientistas a descobrir como era a Terra há bilhões de anos e até mesmo a fazer previsões sobre o ambiente do planeta num futuro distante.

Esses processos internos impulsionam os processos superficiais, incluindo o vulcanismo e as placas tectônicas, ambos responsáveis ​​pela manutenção da temperatura da Terra e pela reciclagem de materiais, respectivamente. Então, quais são alguns dos benefícios e desafios do estudo da geofísica planetária?

Styczinski disse ao Universe Today:"A geofísica nos dá as ferramentas para determinar o que existe abaixo da superfície visível dos corpos planetários (planetas, luas, asteróides, etc.). É a nossa única maneira de aprender sobre o que não podemos ver! Encontrar descobrir o que está dentro de um planeta e sob quais condições, como quanta pressão e calor para cada camada, nos ajuda a construir uma história para o planeta e saber como ele continuará a mudar ao longo do tempo."

Em contraste, o Dr. Styczinski também enfatiza os desafios da Universe Today, observando a dificuldade em reproduzir condições geológicas que ocorrem ao longo de milhões de anos, mesmo com os laboratórios mais sofisticados do mundo, devido aos seus movimentos lentos ao longo de grandes períodos de tempo. Além disso, ele observa que às vezes são necessários aceleradores de partículas para reproduzir as condições extremas dentro dos gigantes gasosos, que também são diferenciados, embora com camadas de gás e líquido, em oposição às rochas.

Mas a Terra não é o único mundo rochoso no nosso sistema solar que apresenta diferenciação, uma vez que todos os quatro planetas rochosos (Mercúrio, Vénus, Terra e Marte) exibem alguma forma de camadas interiores que ocorreram ao longo de milhares de milhões de anos, embora em escalas menores devido aos seus tamanhos. Além dos planetas, muitas luas rochosas em todo o sistema solar também exibem diferenciação, incluindo as luas galileanas de Júpiter, Io, Europa, Ganimedes e Calisto, e várias luas de Saturno, incluindo Titã, Encélado e Mimas.

Dessas luas, Europa, Titã e Encélado são atualmente alvos de astrobiólogos, já que foi confirmado que Europa e Encélado possuem oceanos interiores de água líquida, com Titã apresentando também fortes evidências. Além disso, Titã é a única lua com uma atmosfera densa e, como a Terra, provavelmente é impulsionada pela geofísica interior. Mas o que a geofísica planetária pode nos ensinar sobre como encontrar vida fora da Terra?

“Aprendemos ao estudar Marte que as superfícies dos planetas podem ser bastante hostis à vida como a conhecemos”, disse o Dr. Styczinski ao Universe Today. "Se e quando conseguirmos encontrar vida em outro lugar do sistema solar que não trouxemos para lá, ela provavelmente será encontrada abaixo da superfície, onde poderá ser protegida do ambiente hostil da superfície. A geofísica nos dá a significa planejar expedições ao subsolo e é o único método para encontrar água líquida que está oculta em luas geladas. Esses são os melhores lugares que conhecemos para procurar vida além da Terra."

A razão pela qual a superfície de Marte é inóspita à vida como a conhecemos é devido à falta de uma atmosfera espessa, responsável por impedir que as partículas carregadas do Sol no vento solar atinjam a superfície planetária. Embora Marte já tenha tido um campo magnético poderoso, o Dr. Styczinski observa ao Universe Today que “alguns pesquisadores acham que os campos magnéticos podem realmente destruir a atmosfera”, enquanto rapidamente observa que este “é um tópico de debate acirrado”. Marte já teve uma atmosfera mais espessa, que foi perdida junto com seu campo magnético ao longo de bilhões de anos, à medida que o interior do Planeta Vermelho esfriava.

Além do nosso sistema solar, o Dr. Styczinski disse ao Universe Today que a geofísica planetária também faz um excelente trabalho ajudando os cientistas a entender melhor os exoplanetas, especificamente sistemas multiplanetários como o nosso. Embora nenhuma superfície de exoplaneta ainda tenha sido fotografada, uma melhor compreensão dos processos geofísicos dos corpos planetários dentro do nosso sistema solar ajuda os cientistas a obter insights sobre como esses mesmos processos podem ocorrer em planetas em todo o cosmos, incluindo também o campo magnético.

O campo magnético de um planeta é impulsionado pelos processos internos que ocorrem em seu núcleo externo, que para a Terra é composto por fluido metálico líquido agitado, enquanto o núcleo interno é uma bola sólida de metal comprimido. À medida que o fluido deste núcleo externo se agita e circula, ele cria correntes elétricas que produzem o enorme campo magnético que envolve o nosso pequeno mundo azul numa bolha de proteção contra o clima espacial prejudicial.

O campo magnético da Terra prende partículas carregadas em cinturões de radiação no espaço próximo. A forma como o campo magnético protege o nosso planeta pode ser vista durante as tempestades magnéticas do Sol, quando a magnetosfera se curva e flexiona em resposta, enviando partículas destas cinturas de radiação perto da superfície nas regiões de alta latitude norte e sul. Lá, eles interagem com a atmosfera da Terra para produzir as auroras deslumbrantes frequentemente observadas no Alasca, nos países nórdicos e na Antártica.

No entanto, embora o campo magnético da Terra seja impressionante, é justo que o maior planeta do sistema solar, Júpiter, tenha igualmente o maior campo magnético, cuja “cauda” se estende até à órbita de Saturno, ou aproximadamente 400 milhões de milhas. Além disso, os processos internos responsáveis ​​pela geração de campos magnéticos em planetas gasosos como Júpiter, Saturno, Urano e Netuno podem ser totalmente diferentes dos da Terra. Portanto, dadas todas essas variáveis ​​e processos, qual é o aspecto mais interessante da geofísica planetária que o Dr. Styczinski estudou durante sua carreira?

“A parte da geofísica planetária que considero mais emocionante é usar o campo magnético invisível para detectar oceanos subterrâneos”, disse o Dr. Styczinski ao Universe Today. "Continuo impressionado com a forma como tudo funciona quando realmente penso nisso. As águas salgadas do oceano refletem parcialmente os campos aos quais estão expostas de seu planeta-mãe, como em Júpiter e sua lua Europa. Usamos essas medições junto com laboratório estudos aqui na Terra e geofísica para compreender as camadas materiais dentro de Europa para descobrir as propriedades do oceano Ainda me surpreende que este processo funcione tão bem."

Como a maioria dos campos científicos, a geofísica planetária abrange uma infinidade de disciplinas e formações científicas com o objetivo de responder às questões mais difíceis do universo através de colaboração e inovação constantes. A geofísica é uma combinação de geologia e física, mas também incorpora matemática, química, ciências atmosféricas, sismologia, mineralogia e muitas outras com o objetivo de compreender melhor os processos internos da Terra e de outros corpos planetários em todo o sistema solar e além. Portanto, que conselho o Dr. Styczinski pode oferecer aos futuros alunos que desejam continuar estudando geofísica planetária?

“Existem muitos caminhos para a geofísica e muitas coisas diferentes para estudar e maneiras de estudá-las”, disse o Dr. Styczinski ao Universe Today. "Seus estudos anteriores não precisam ser específicos de geofísica ou mesmo envolver geologia. Talvez a atitude mais produtiva que você possa tomar seja pedir ajuda, especialmente de alguém que esteja estudando um tópico de seu interesse. Habilidades de programação de computadores são inestimáveis. Eu recomendo aprender Python – é gratuito e amplamente utilizado em toda a ciência. Existem muitos tutoriais disponíveis, também gratuitos. Embora nem toda geofísica exija muita programação, acho que todos os geofísicos se beneficiarão com essas habilidades.

Fornecido por Universe Today