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Transcrição

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2 6LVWHPD6RODU,8PDYLVmRJHUDO Sistema Solar (SS) é o nome do conjunto de corpos formados pelo Sol e pela família de objetos que estão ligados gravitacionalmente à ele. Ao redor do Sol, giram corpos de dimensão, aparência e composição química variadas (Figura 1.1). A tradicional divisão desses corpos em oito planetas, 3 planetas-anões, dezenas de satélites, milhares de asteróides, e miríades de cometas e fragmentos rochosos, hoje está em discussão. Os satélites Ganimedes e Titan (de Júpiter e Saturno, respectivamente) são maiores que os planetas Mercúrio. O Planeta-anão Eris (2003 UB313) é maior que Plutão. Com o avanço tecnológico teremos em breve informações mais detalhadas da população de corpos da região transnetunia (região adiante de Netuno) e muito possivelmente, teremos de repensar a classificação dos corpos do Sistema Solar. Embora o SS seja único, porque ele está associado ao Sol (só há uma estrela com esse nome), há evidências observacionais recentes que mostram a existência de sistemas planetários associados a outras estrelas. A hipótese de existência de sistemas planetários externos não é nova, as evidências observacionais sim. Voltaremos a discutir este assunto com mais detalhes. Qual é o tamanho do SS, e onde está o seu limite? Se considerarmos o limite visível, a instrumentação atual nos permite chegar pouco além de Plutão, que está a cerca de 40 UA do Sol. Nessa região existem pequenos corpos congelados que giram ao redor do Sol, formando o Cinturão de Kuiper. A essa distância é difícil detectá-los, por isso apenas os corpos maiores têm sido observados. Considerando as evidências observacionais indiretas, como o tamanho das órbitas dos cometas novos, podemos dizer que o limite do SS está muito mais adiante do Cinturão de Kuiper, mais precisamente a cerca de UA do Sol. Este é o diâmetro externo da Nuvem de Oort; uma concha esférica constituída de incontáveis cometas que orbitam o Sol. Se quiséssemos levar este raciocínio ainda mais ao extremo, poderíamos definir o limite do SS como aquele que delimita a região do espaço onde o campo gravitacional solar estiver presente. Teoricamente este limite tende ao infinito, porque havendo massa haverá campo gravitacional por menor que seja sua intensidade, mas na prática ele poderia ser delimitado pela distância intermediária entre o Sol e a estrela mais próxima (Próxima-Centauro). Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Raio 0,38 0,95 1 0,53 11,21 9,45 4 3,88 Massa 0,055 0, , ,7 99,66 14,53 17,06 Densid. 5,4 5,2 5,5 3,9 1,3 0,7 1,3 1,6 Atmosfera CO 2 (96) N(3) N(78) O(21) CO 2 (9 5) N(3) H(73) He(20) H(78) He(20) H,He(15) H 2 O,CH 4 N H 3 (60) H,He(10) H 2 O,CH 4 NH 3 (60) Satélites Distância 0,39 0,72 1 1,52 5,2 9,55 19,19 30,11 Rotação 58, ,99 1,03 0,41 0,45-0,72 0,67 Translação 0,241 0,615 0,99 1,08 11,86 29,43 83,76 163,75 Excentr. 0,21 0,01 0,02 0,09 0,05 0,06 0,05 0,01 Incl.Orbital 7,00 3,39 0 1,85 1,31 2,49 0,77 1,77 Incl.do eixo 0 177,3 23,45 25,2 3,12 26,73 97,87 29,57 Tabela 5.1 Parâmetros físicos dos planetas: Raio e Massa, em valores relativos aos da Terra; Densidade, em g/cc; Atmosfera, entre parênteses o percentual de cada componente; Distância, em UA; Rotação, em dia de 24h; Excentricidade; Inclinação do plano orbital, relativamente ao plano da eclíptica, em grau; Inclinação do eixo de 5-2 rotação, relativamente à órbita, em grau. (Adaptada de E.Picazzio, 1997).

3 Figura 5.1 Os quatro planetas telúricos. As imagens não estão rigorosamente em escala. (NASA) A Tabela 5.1 apresenta os parâmetros físicos mais relevantes dos planetas. Através dela, podemos constatar que os planetas podem ser reunidos em dois grupos distintos, denominados telúricos (ou terrestres) e jovianos ( ou gigantes). O telúricos, têm a Terra como paradigma, ou seja, são pequenos, rochosos, densidades médias elevadas, excetuando Mercúrio, eles apresentam atmosferas constituídas de gases pesados, possuem poucos satélites, ou nenhum, e estão próximos do Sol. Estes planetas são: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte (Figura 5.1). Os planetas jovianos, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, são parecidos com Júpiter; eles são grandes, constituídos essencialmente de gases, densidades médias baixas, atmosferas espessas e compostas de gases mais leves, têm muitos satélites, e estão distantes do Sol (Figura 5.2). Se considerarmos as similaridades mais próximas, podemos destacar 3 duplas de planetas muito parecidos (mas não iguais) entre si, a saber: Júpiter e Saturno, Urano e Netuno, e Vênus e Terra. A grosso modo, podemos dizer que se retirássemos os gases mais leves dos Figura 5.2 Os quatro planetas jovianos. As imagens não estão rigorosamente em escala. (NASA) 5-3

4 corpos da primeira dupla, ficaríamos com algo bastante parecido com os membros da segunda dupla. Se desta dupla retirássemos os elementos químicos mais leves, restariam dois corpos muito parecidos com aqueles da terceira dupla. Evidentemente isto não parece ser obra do acaso. Em agosto de 2006, Plutão foi reclassificado e juntamente com Ceres (então asteróide) e Eris (2003 UB315) formam uma nova classe: os planetas-anões. A tabela abaixo apresenta os parâmetros físicos mais importantes. Este assunto será discutido adiante. Ceres Plutão Eris Raio 0,0738 0,18 0,19 Massa 0, ,002 0,0027 Densid. 2,08 2,0 2,1 Atmosfera N 2, CO, CH 4 N 2, CH 4 Satélites 3 1 Distância 2,5-2,9 29,7-49,3 37,8-97,6 Rotação 0,3781-6,387 Translação 4, , Excentr. 0,08 0,249 0,442 Incl.Orb. 10,6 17,1 44,2 Incl.Eixo 4 119,6 Tabela 5.2 Parâmetros físicos dos planetas-anões atuais (março/2007): Raio e Massa, em valores relativos aos da Terra; Densidade, em g/cc; Atmosfera, entre parênteses o percentual de cada componente; Distância, em UA; Rotação, em dia de 24h; Excentricidade; Inclinação do plano orbital, relativamente ao plano da eclíptica, em grau; Inclinação do eixo de rotação, relativamente à órbita, em grau De maneira genérica, a composição química dos satélites é bastante parecida com a dos planetas telúricos. Todos têm superfícies sólidas, aa maioria recoberta por gelo (Figura 5.3A); alguns satélites apresentam atmosferas relativamente espessas, e Io (Figura 5.3B), satélite de Júpiter, apresenta atividade vulcânica intensa. Os tamanhos dos satélites são variados: o maior é Ganimedes (Júpiter), com km de diâmetro (maior que Mercúrio); os menores são Deimos (Marte) e Leda (Saturno), com apenas 8 km. Figura 5.3 Dois satélites galileanos: (A) Europa, o menor deles, tem a superfície recoberta por gelo; as rachaduras são evidenciadas pelas linhas escuras, provavelmente contaminadas pelo material submerso. (B) Io, o mais interno, têm a superfície recoberta por lavas e cinzas vulcânicas. Uma pluma vulcânica é vista no limbo. (NASA) 5-4

5 Os asteróides, também chamados de planetóides. A grande maioria se parece mais com fragmentos rochosos de composição química semelhante a dos planetas telúricos (Figura 5.4A). A maior parte deles está concentrada no cinturão asteroidal, entre Marte e Júpiter, orbitando o Sol em trajetórias quase circulares. As semelhanças entre as composições químicas dos asteróides e a dos meteoritos nos levam a acreditar que haja um parentesco entre esses objetos. Os cometas possuem composição química intermediária entre as dos planetas telúricos e jovianos. Eles são muito ricos em água e gases voláteis (Figura 5.4B). Quando, por envelhecimento, perdem esses gases um núcleo rochoso de densidade menor que a dos planetas telúricos surge, demonstrando semelhanças com alguns tipos de meteoritos e asteróides. Isto, no entanto, não significa que haja um processo evolutivo de transformação de um objeto em outro, mas que talvez possa haver casos em que o parentesco seja possível. Uma característica dinâmica do SS é que a maior parte da matéria está concentrada próximo ao plano da eclíptica. Com exceção de Mercúrio, todos os planetas têm órbitas com inclinação menor que 3,5 o, relativamente à eclíptica (Tabela 5.1). Dos planetas-anões, apenas Ceres tem órbita próxima do plano da eclíptica. Os demais têm órbitas altamente excêntrica e inclinada, muito parecidas com as órbitas de objetos transnetunianos (os espalhados) têm órbitas bem inclinadas em relação ao plano da eclítica. Os corpos cuja trajetórias mais se afastam deste plano são os cometas, mas mesmo assim não são todos; os cometas de períodos curtos estão mais próximos do plano da eclíptica. No caso dos satélites, suas órbitas estão próximas do plano equatorial dos planetas a que estão associados. Portanto, as inclinações dos planos orbitais dos satélites, relativamente ao plano da eclíptica, são diversificadas, já que os eixos de rotação dos planetas não são necessariamente perpendiculares ao plano da eclíptica (veja a Tabela 5.1). Figura 5.4 (A) Ida, asteróide com 56 km de comprimento, fotografado pela sonda Galileu (NASA )a uma distância de km. (B) Cometa West (1976 VI), fotografado em 1976 (Treugesel-Verlag Photeb). 5-5

6 Os sentidos de rotação e de translação dos corpos do SS são coincidentes com o sentido de rotação do Sol, que, visto do norte eclíptico, é de Oeste para Leste (anti-horário). Mas há exceções: Vênus e Urano giram em sentido retrógrado; isso porque seus eixos de rotação estão inclinados em mais de 90 graus em relação à vertical do plano orbital (ver Tabela 5.1). A distribuição das órbitas dos planetas se dá segundo uma lei de espaçamento regular, representada aproximadamente pela relação de Bode 1. Estas características, evidentemente, devem ser decorrentes de processos físicos que marcaram a gênese e a evolução do SS. Estudar este passado, tendo o panorama presente como evidências, é um desafio pois estamos tentando desvendar algo que ocorreu nos últimos 4,5 bilhões de anos. Este assunto será abordado no final deste capítulo, após a discussão detalhada dos objetos do SS. Referências E.Picazzio, 1997, Marte no Universo, Tabela1.1, p.19, em Marte: Novas Descobertas, Editores: O.Massambani e M.S.M.Mantovani, Instituto Astronômico da USP (1997). 1 Proposta por Johann Elert Bode: d = (n + 4) / 10, com d (distância heliocêntrica) em UA, e n = 0 (Mercúrio), 3 (Vênus), 6 (Terra), 12 (Marte), 24 (Cinturão Asteroidal), 48 (Júpiter), etc. 5-6