RETROSPETIVA DA INCRÍVEL MISSÃO DA CASSINI EM SATURNO
12 de setembro de 2017
Nesta ilustração, a sonda Cassini da NASA viaja em direção à divisão entre Saturno e os seus anéis durante um de 22 mergulhos idênticos da fase final da missão. A sonda fará um mergulho final na atmosfera de Saturno dia 15 de setembro.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
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A missão da Cassini chega ao fim esta semana, dia 15, quando a nave fizer o seu mergulho final na atmosfera de Saturno. Passou os seus últimos 13 anos a estudar o planeta, os seus anéis e luas em detalhes sem precedentes.
A Cassini não foi a primeira sonda da NASA a estudar Saturno de perto. A Pioneer 11 (1979), a Voyager 1 (1980) e a Voyager 2 (1981) já haviam passado por Saturno, mas não pararam para fornecer a oportunidade de examinarmos em grande detalhe o mundo incrível que é. Para realmente entendermos um planeta, precisamos de passar tempo com ele e foi isso mesmo que a Cassini fez.
Lançada em 1997, levou quase sete anos até alcançar Saturno, entrando em órbita no dia 1 de julho de 2004. No dia de Natal desse ano, a europeia Huygens foi libertada em direção a Titã, o primeiro objeto feito pelo Homem a aterrar num corpo do Sistema Solar exterior.
A Cassini tinha, originalmente, uma missão com a duração de quatro anos para explorar Saturno, a sua atmosfera, magnetosfera, anéis e para estudar as luas, especialmente Titã, a única lua do Sistema Solar com uma atmosfera substancial.
O tempo passa e as estações mudam
Mas quatro anos rapidamente cresceram para 13 anos impressionantes, permitindo com que a Cassini assistisse à lenta progressão das estações de Saturno.
Quando a nave espacial chegou a Saturno, o seu hemisfério norte encontrava-se na escuridão do inverno. A parte norte de Saturno era de um azul fascinante. Menos luz solar, particularmente os severos raios ultravioleta do Sol, alcançavam o norte deixando a atmosfera limpa de neblina e dando origem à linda luz azul dispersa.
Em agosto de 2009, a Cassini teve a oportunidade de ver Saturno no equinócio, um momento especial em que o Sol está diretamente em linha com os anéis do planeta. A única luz que atingia os anéis era a luz refletida pelo próprio Saturno. Durante esta altura foram vistas sombras a dançar nos anéis. Em média, os anéis são muito finos, apenas com cerca de 10 metros em espessura, e cada um dos anéis e divisões nos anéis têm nomes especiais.
Na orla do anel B de Saturno, as sombras do equinócio revelaram estruturas que se elevavam até 2,5 km. Possivelmente, pequenas luas "espirram" partículas anulares e forçam-nas para cima enquanto passam.
À medida que a missão da Cassini chega ao fim, o verão chega ao norte de Saturno. As cores estão a mudar e no polo norte de Saturno é possível ver o bonito hexágono - um padrão meteorológico de seis lados que está agora banhado pela luz solar. Embebido no coração do hexágono, um furioso furacão, 50 vezes maior do que qualquer furacão na Terra. As simulações sugerem que é produzido por um jato de partículas que se curva em redor do polo norte de Saturno e que é empurrado pela interação com outras correntes de ar. O que quer que deu origem ao hexágono, é certamente de longa duração. O padrão foi observado pela primeira vez pela Voyager em 1980, embora só tenha sido descoberto nos seus dados oito anos depois.
Luz rosa dançante
O Telescópio Espacial Hubble capturou auroras fortes em Saturno no ultravioleta. Mas, pela primeira vez, a Cassini mostrou as auroras boreais e austrais de Saturno brilhando acima do planeta no visível. Ao contrário das auroras terrestres, predominantemente verdes e azuis devido ao oxigénio e azoto na nossa atmosfera, as auroras de Saturno variam entre rosa e púrpura à medida que as partículas carregadas colidem e excitam a atmosfera rica em hidrogénio.
A Cassini não só visitou Saturno como parte da sua missão, também revelou muitas das luas do planeta em maravilhoso detalhe e mostrou que eram mundos interessantes e únicos. Das 62 luas de Saturno, sete foram descobertas pela Cassini.
Uma lua titânica
Titã, a maior das luas de Saturno, é a única lua no Sistema Solar com uma atmosfera substancial. De facto, a atmosfera de Titã é tão densa que caminhar à sua superfície seria como nadar no fundo de uma piscina aqui na Terra.
Em 2009, a Cassini confirmou que Titã tem lagos, nuvens e chuva - uma espécie de ciclo da "água", mas de metano líquido. A lua Titã é tão fria que a água permanece no estado sólido, gelo tão duro quanto granito e que é o material que compõe montanhas em vez de rios. Os lagos de Titã encontram-se principalmente no hemisfério norte, enquanto as montanhas destacam-se sobre o equador, sugerindo atividade tectónica e criovulcânica.
O surpreendente satélite Encélado
A maior surpresa da missão Cassini foi a descoberta de que a pequena lua Encélado, com apenas 500 km de diâmetro, tem os ingredientes certos para a vida - água, energia e nutrientes, alimentados por fontes hidrotermais no fundo do oceano.
Caso fechado: o mistério da lua que desaparece
Em 1671 o astrónomo italiano Giovanni Cassini descobriu a terceira maior lua de Saturno, Jápeto, apenas para que desaparecesse brevemente antes de se tornar visível novamente um ano depois. Ele supôs que Jápeto pudesse ter dois lados contrastantes - um brilhante e fácil de ver, o outro tão escuro que o tornava invisível.
Mais de três séculos depois, a sonda Cassini revelou o porquê. O lado escuro de Jápeto está revestido por poeira oriunda da lua exterior Febe. Jápeto e Febe orbitam em direções opostas, com Jápeto recebendo detritos expelidos da superfície de Febe. Estes detritos formam um anel externo e gigante, mas incrivelmente escuro, em redor de Saturno, que segue a órbita de Febe e está inclinado em relação aos anéis principais do planeta. A Cassini mostrou que a poeira que cobre Jápeto aumenta ligeiramente a temperatura nesse lado, de modo que o gelo não consegue estabelecer-se aí. Isto significa que as manchas escuras se tornam mais escuras, enquanto o vapor de água é transferido para o outro lado do satélite, tornando-o ainda mais brilhante. É assim que Jápeto mantém a sua dicotomia.
Além disso, Jápeto também tem uma crista montanhosa que cobre mais de três-quartos do equador do planeta. Devido à sua localização e à inclinação muito íngreme dos seus picos, foi sugerido que Jápeto talvez já tenha tido o seu próprio anel de detritos, que desde então colapsou para a lua, criando a cordilheira no processo.
Os lugares incríveis que vimos
Saturno tem sete luas principais com diâmetros superiores a 400 km. Além de Titã, Encélado e Jápeto, a lista inclui Mimas, Tétis, Dione e Reia.
Qualquer fã de ficção científica reconhece em Mimas uma semelhança com a famosa Estrela da Morte da saga "Guerra das Estrelas". A característica responsável por esta parecença é a cratera Herschel, com quase 140 km de largura ou cerca de um-terço do diâmetro de Mimas. Se o impacto tivesse sido maior, talvez tivesse destruído completamente Mimas. No centro da cratera sobe uma montanha quase tão alta quanto o Monte Evereste.
Tétis também mostra as cicatrizes de um grande impacto e, para o colocar em perspetiva, a Cratera Odysseus tem quase o tamanho da lua Mimas. No lado oposto de Tétis está Ithaca Chasma, um desfiladeiro profundo que abrange a maioria desse hemisfério da lua gelada.
A sonda Cassini voou perto o suficiente das luas Reia e Dione para poder "cheirar" as suas fracas atmosferas e descobrir evidências de oxigénio. O oxigénio encontra-se a níveis 5 biliões de vezes menos densos do que na Terra. Parece ser libertado graças à luz solar ou a partículas energéticas que atingem a lua e quebram a água gelada à superfície.
Hiperião pode não ser uma das principais luas de Saturno, mas tem certamente uma aparência fora deste mundo. A lua é altamente porosa e tem uma densidade muito baixa. Pensa-se que qualquer impacto simplesmente compacte a lua, como os nossos dedos quando apertamos uma esponja.
Como parte do seu Grande Final, a Cassini voou mais perto dos anéis do que nunca, primeiro passando perto das orlas mais externas dos anéis antes de dar o salto arriscado e mergulhar entre a divisão que separa Saturno e os seus anéis.
O grande vazio de Saturno
Uma das surpresas é que esta divisão está bastante vazia. Isto contrasta com o ambiente em que a Cassini mergulhou quando foi bombardeada por centenas de partículas de poeira por segundo enquanto passava pelos anéis exteriores no final do ano passado.
Mas isso significou boas notícias para a missão, pois esta etapa final tinha melhores hipóteses de sucesso caso existisse menos material pelo caminho. Durante um recente mergulho em agosto, em vez de orientar a Cassini para que voasse com a sua antena em frente (fornecendo mais proteção), a sonda foi virada, permitindo com que captasse uma visão fantástica dos anéis enquanto mergulhava.
Conheça o ABC dos anéis
Com o passar dos séculos, à medida que os anéis de Saturno são observados em cada vez mais detalhe, estes têm sido divididos em secções. São nomeados alfabeticamente por ordem de descoberta, o que significa que do mais interior para o exterior, a ordem é D, C, B, A, F, G e E.
O anel D, o mais interior de Saturno, é muito menos denso e, portanto, mais fraco do que o anel vizinho C. Ao comparar novas imagens da Cassini do anel D, com a sua imagem de descoberta original pela Voyager em 1980, é possível ver mudanças no anel ao longo de um período de tempo relativamente curto.
Origem dos anéis
Sabemos que os anéis são feitos principalmente de água gelada, mas não sabemos com certeza como se formaram ou até quantos anos têm. O facto de ainda serem brilhantes, em vez de revestidos de poeira, sugere uma idade jovem - talvez apenas 100 milhões de anos, colocando a sua formação na era dos dinossauros.
Isto é consistente com os dados da Cassini, mas esta teoria também apresenta um problema: isso significa que uma coleção anterior de luas teve uma batalha poderosa e bastante recente, formando os anéis e cinco das luas atuais de Saturno.
Alternativamente, a Cassini também mostrou que há muito menos poeira a entrar no sistema saturniano do que originalmente se esperava. Isto torna possível com que os anéis sejam antigos e brilhantes, formando-se no início do Sistema Solar. Além disso, as interações dentro dos anéis podem "limpar o pó" e manter a sua aparência jovem.
O dedo na fonte
Para o anel E de Saturno, o mais exterior, a fonte é bastante clara. A lua Encélado orbita dentro deste anel e as observações da Cassini traçaram características anulares diretamente aos geysers que irrompem à superfície do satélite.
Enquanto no fraco anel F, a lua Prometeu cria canais de fluxo, extraindo material do anel. Prometeu interage com o anel uma vez a cada órbita, quando alcança o ponto mais distante de Saturno, que é ao mesmo tempo o mais próximo do anel F. Dado que Prometeu orbita mais depressa que o material no anel, cria um novo fluxo à frente do antigo a cada órbita.
Cintura abaulada
Várias das luas mais pequenas de Saturno residem no interior e esculpem lacunas nos anéis, e a Cassini mostrou que têm protuberâncias.
A lua Pã é responsável por limpar a Divisão de Encke do anel A. À medida que recolhe material anular, a gravidade de Pã não é forte o suficiente para espalhar o material acumulado pela superfície e, em vez disso, desenvolveu uma crista surpreendente.
A pequena lua Dafne é uma das sete descobertas pela Cassini. Mede apenas 8 km de largura e, à medida que orbita no interior da pequena Divisão de Keeler do anel A, puxa partículas deixando ondas no seu rasto.
Transformando anéis em luas
A Cassini detetou sinais de uma nova e potencial lua na extremidade do brilhante anel A de Saturno. O objeto recém-formado tem provavelmente menos de um quilómetro, mas ser capaz de ver este processo em ação foi uma completa supressa para os cientistas da Cassini. Apoia a teoria de que há muito tempo, os anéis de Saturno podem ter sido muito mais massivos e capazes de formar algumas das luas que existem hoje. Também fornece, potencialmente, informações sobre a formação dos planetas do Sistema Solar, que emergiram do disco de acreção que já orbitou o jovem Sol.
A Cassini certamente alcançou os seus objetivos de explorar Saturno, a sua atmosfera, magnetosfera e anéis e de estudar as luas do planeta, particularmente Titã. Aprendemos muito, incluindo a capacidade de olhar com admiração e grande espanto o deslumbrante Sistema Solar de que fazemos parte.
A primeira vez que vimos, de perto, Saturno durante o equinócio. O brilho dos anéis foi melhorado para os tornar visíveis.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute
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A Cassini usou radar e câmaras infravermelhas para observar por baixo da espessa atmosfera de Titã e mapear os detalhes à superfície.
Crédito: NASA/JPL/Universidade do Arizona/Universidade do Idaho
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Jápeto tem um lado escuro e poeirento e um lado gelado e brilhante.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute
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Hiperião, a maior das luas irregulares de Saturno.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute
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Mosaico a cores naturais dos anéis de Saturno, pela Cassini.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute
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Uma série de fluxos esculpidos pela lua Prometeu.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute
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Dafne levanta ondas nos anéis de Saturno.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute
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