[사이언스] Haverá ondas no Lago Titã?

[비즈한국] Quantos planetas do nosso sistema solar têm lagos e oceanos líquidos em suas superfícies? Uma terra? não é assim. Há outro. Titã é a maior lua de Saturno e orbita Saturno. A superfície de Titã está escondida por nuvens muito densas, assim como Saturno. Então, que tipo de mundo pode estar escondido nas nuvens de Titã é um segredo há muito tempo.

Em 2007, a sonda Cassini passou perto de Saturno e Titã e confirmou a verdadeira aparência do mundo escondido sob as nuvens através de observações de radar. Surpreendentemente, havia grandes e pequenos lagos líquidos e oceanos na superfície de Titã, tal como na Terra. É claro que, devido à sua grande distância do Sol, a temperatura em Titã é muito mais fria do que na Terra. A temperatura média da superfície atinge -179 graus. Claro, está tão frio que toda a água congela. O principal componente do líquido que preenche os lagos e oceanos na superfície de Titã não é a água, mas hidrocarbonetos como o etano e o metano. Curiosamente, por ser um local frio, os aglomerados sólidos de água gelada em Titã comportam-se como rochas na Terra.

Naquela época, a Cassini mapeou a área ao redor do pólo norte de Titã. Entre os lagos identificados na superfície de Titã, o maior lago tem uma área de 500 mil quilômetros quadrados. É mais largo que o Mar Cáspio e é o maior mar interior da Terra. Este enorme lago tem o nome do lendário monstro marinho Kraken.

Se existem lagos e oceanos tão enormes em Titã, uma pergunta vem naturalmente à minha mente. Os lagos e mares de Titã têm ondas semelhantes às da Terra? As ondas causarão desgaste e erosão que mudarão a topografia de Titã? Num futuro próximo, os humanos que visitarem Titã poderão desfrutar do surf no mar de metano?

Até recentemente, a presença de ondas nos lagos e oceanos de Titã era um tema muito debatido. A imagem acima obtida pela sonda Cassini mostra um pequeno ponto brilhante numa parte da superfície de Titã. Esta foto foi tirada enquanto o sol brilhava na superfície do lago líquido de Titã e refletia em sua superfície! O lago que refletia a luz do sol naquela época era o Lago Jingbu, um pequeno lago anexo à borda oeste do enorme Lago Kraken. É nomeado após o Lago Jingbu na China. Com base nestas observações, os astrónomos do passado presumiram que a superfície do lago de Titã seria extremamente lisa, como um espelho. Eles também previram que, ao contrário dos lagos da Terra, não haveria grandes ondas circulando ao seu redor.

A Cassini é a única missão de exploração até o momento que observou Saturno e Titã em detalhes. Além disso, a sonda Cassini completou sua missão em 15 de setembro de 2017, mergulhando nas densas nuvens de Saturno. As imagens de Titã obtidas pela Cassini são os dados observacionais mais detalhados que a humanidade já obteve. Também não faz sentido verificar se as ondas estão realmente presentes na superfície do lago olhando apenas para imagens de Titã mal capturadas pela câmera borrada da Cassini.

Então, como você pode verificar se há ondas no Lago Titã? Neste estudo, os astrônomos se concentraram em algo um pouco diferente. Esta não é a superfície do Lago Titã em si, mas a sua borda, ou seja, as margens do lago.

As bordas das costas e dos lagos da Terra estão expostas ao intemperismo e à erosão, à medida que o terreno sofre erosão gradualmente e muda de forma à medida que as ondas atingem. Se ondas enormes continuarem a se formar no Lago Titã, a aparência da costa do Lago Titã poderá mudar devido à ação das ondas.

Os astrônomos levantaram a hipótese de um total de três modelos para reproduzir a forma das bordas do Lago Kraken e do Lago Ligeia, o que foi previamente confirmado pela exploração da Cassini. O primeiro modelo não apresenta desgaste ou corrosão. Um modelo que mostra a erosão uniforme a uma taxa constante ao longo da borda do lago, à medida que a água escoa pela superfície gelada de Titã II. Terceiro, um modelo no qual a borda do lago é cortada irregularmente de forma física quando as ondas quebram na borda do lago. Entre estes três modelos, comparamos o modelo que melhor reflete a forma da borda real do lago de Titã.

Em particular, a comparação dos resultados de dois modelos para as diferentes formas como a borda do lago sofre erosão, os dois últimos modelos, revela diferenças interessantes. Supondo que a erosão seja uniforme em toda a superfície da borda inicialmente acidentada do lago de Titã, quase todas as áreas sofrerão erosão de maneira uniforme e suave, independentemente da localização. No entanto, é apenas o promontório onde a terra se projeta para o lago que tende a manter a sua forma sem ser significativamente raspado.

Uma clara diferença aparece no modelo, que assume que a borda do lago é diretamente erodida pelas ondas. À medida que a terra se move em direção ao lago, há um grande fluxo de líquido proveniente das bordas expostas pelas ondas. Assim, as margens do lago estão ficando mais visíveis.

Por outro lado, a quantidade de fluido que flui devido às ondas não é grande em áreas como rios estreitos onde os lagos penetram profundamente no solo. Portanto, essas áreas mantêm sua aparência original por muito tempo, sem qualquer suavização perceptível nas bordas. Como resultado, os limites da borda larga mudam suavemente, enquanto a fronteira, como um rio fino fluindo em todas as direções, mantém sua borda afiada e complexa como era no início. Portanto, os lagos de Titã se assemelham a um “monstro de espaguete”, com fios finos espalhando-se em direções complexas em todas as direções.

Curiosamente, quando comparado com os vários lagos encontrados na superfície de Titã, o modelo que assume a presença de ondas reais reproduz melhor os resultados observados. Desta forma, ao analisar a borda do lago de Titã, os astrónomos forneceram evidências indirectas de que ondas gigantes também podem colidir com o lago de Titã.

Através desta descoberta, pode-se supor que em Titã, embora o principal componente do líquido que enche o lago seja o gás metano, que é completamente diferente da água líquida, os ventos sopram e as ondas fazem com que a superfície do lago inche, como é o caso da Terra. Por outras palavras, é agora possível responder mais claramente à velha questão: se existem oceanos e lagos cheios de líquido nas superfícies de outros corpos celestes extraterrestres, os eventos que aí ocorrem são semelhantes aos que ocorrem nos oceanos da Terra e lagos?

A presença de ondas é uma base muito importante para estimar o ambiente do lago de Titã. As ondas podem desempenhar um papel físico ao permitir que os materiais da superfície dos lagos e oceanos se misturem melhor com os materiais encontrados em águas mais profundas. Tal como utilizado nesta análise, ao causar erosão que altera a topografia dos lagos, orlas oceânicas e costas, pode proporcionar uma oportunidade geológica para ecossistemas mais diversos viverem em ambientes diversos. Além disso, este processo poderia auxiliar no processo químico no qual os componentes químicos acumulados após a submersão de Titã se quebram com as ondas e se dissolvem em lagos e oceanos. Ou seja, as ondas são um processo que mistura a mistura do ecossistema circundante de uma forma mais diversificada e bela.

Se nos sentássemos na margem de um lago em Titã e observássemos a paisagem, veríamos as ondas do lago quebrando sob nuvens baixas e sinistras de gás metano. Você também poderá ver as rochas e o gelo das falésias à beira do lago quebrando aos poucos à medida que atingem as ondas. Titã, que antes se pensava ser apenas uma das pequenas luas que orbitam Saturno, encontra-se num ponto em que a história geológica é tão bela e complexa como a da Terra.

A sonda Cassini foi além de simplesmente passar por Titã, e também embarcou na exploração que levou a sonda a ser diretamente separada e lançada nas nuvens de Titã. A sonda Huygens, que se separou da Cassini, conseguiu pousar na superfície de outro satélite, e não na superfície de outro planeta fora da Terra, pela primeira vez na história da humanidade. A sonda Huygens, que pousou com segurança através de nuvens espessas, revelou a superfície oculta de Titã.

A superfície de Titã vista diretamente do pouso de Huygens foi absolutamente deslumbrante. O metano que encheu a atmosfera e os lagos de Titã tornou-se a base para maiores especulações sobre a possibilidade de vida extraterrestre em Titã. O alto teor de metano pode ser tóxico para a vida na Terra, mas por outro lado, o metano é um importante subproduto deixado pela vida na Terra durante as atividades vitais. A presença de metano preenchendo Titã pode ser vestígios de exalações de formas de vida alienígenas que podem estar escondidas lá.

Os astrónomos prevêem que Titã, tal como as luas geladas que orbitam Júpiter e Saturno, como Europa e Encélado, pode ter um oceano maior cheio de água líquida escondido sob a sua superfície gelada e congelada. De acordo com os resultados da análise de densidade de Titã, existe na verdade a possibilidade de que exista um enorme oceano subterrâneo que representa cerca de 40-60% do volume total de Titã. Se estas suposições estiverem corretas, o oceano líquido total da jovem Titã poderá ser seis vezes maior do que todo o oceano na superfície da Terra. Do ponto de vista da astrobiologia, Titã é um lugar desejável para se visitar.

Com o fim da missão Cassini, a única sonda que orbita Saturno, atualmente não há nada em torno de Saturno. A história da exploração de Saturno fez uma breve pausa. Os astrônomos estão se preparando para uma nova missão para observar mais profundamente Saturno e Titã. O módulo de pouso Huygens, transportado pela espaçonave Cassini, acabou simplesmente abrindo seu pára-quedas e caindo lentamente nas nuvens de Titã. Como não tinha rodas separadas, na verdade foi mais uma queda do que uma aterrissagem. Foi deixado onde caiu e apenas uma pequena área pôde ser vista ao seu redor.

No entanto, a missão de próxima geração da Titan, a missão Dragonfly, com lançamento previsto para 2030, é um pouco especial. Esta é uma missão de pilotar um drone equipado com hélice e viajar ao redor de Titã para examinar diretamente o lago e o céu. Através da missão Mars Perseverance, os astrônomos já conseguiram voar com um drone até outro corpo celeste extraterrestre! Usando esta experiência como ponto de partida, sonho agora com um drone que faça jus ao seu nome e voe pelos céus de Titã como uma libélula.

Se você pensar bem, há alguns aspectos em que voar em Titã é mais fácil do que voar em Marte. Marte é um ambiente com uma atmosfera extremamente fina, com pressão atmosférica apenas 1/100 da Terra. Portanto, é difícil obter sustentação suficiente mesmo se a hélice estiver girada. Em comparação, Titã é coberta por uma atmosfera muito densa. Portanto, pairar e voar é mais fácil do que voar em Marte. E num futuro próximo, se a missão Dragonfly tiver sucesso, seremos capazes de ver as ondas ondulantes do lago de Titã.

referência

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn4192

autor Ji Woong BaeEle é? Adoro gatos e espaço. Depois de assistir “Galaxy Express 999” quando criança, tive o sonho de divulgar a beleza do universo. Atualmente, ele pesquisa evolução através da interação de galáxias no Centro de Pesquisa de Evolução de Galáxias da Universidade Yonsei e no Laboratório de Cosmologia próximo, e participa de muitas atividades de comunicação científica, como palestras e redação. Ele é autor de livros como O Observatório Astronômico, Pensando no Universo o dia todo e A ciência das estrelas e da luz.

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