Às vezes, ficamos tão envolvidos na tentativa de encontrar alienígenas em exoplanetas que esquecemos quantos mistérios nosso próprio sistema solar contém. Felizmente, nossos cientistas continuam procurando pistas para resolver os quebra-cabeças em nosso cantinho do universo.
10 A temperatura intrigante da coroa solar
Como já discutimos antes, os cientistas se perguntam há décadas por que a temperatura da coroa do Sol, ou atmosfera externa, é muito mais quente do que a sua fotosfera , ou superfície visível. Desafiando toda a lógica, a superfície do Sol tem uma temperatura em torno de 6.000 Kelvin (cerca de 6.000 graus Celsius, ou 10.000 °F), enquanto a coroa muitas vezes se torna 300 vezes mais quente . “Isso é um pouco complicado”, disse Jeff Brosius, cientista espacial do Goddard Space Flight Center da NASA, em Maryland. “As coisas geralmente ficam mais frias mais longe de uma fonte quente. Quando você está assando um marshmallow, você o aproxima do fogo para cozinhá-lo, e não mais longe.”
Mas os cientistas encontraram recentemente fortes evidências de que as nanoflares , e as partículas energéticas por elas produzidas, são pelo menos parte da fonte do calor extra. Embora as nanoflares sejam primas minúsculas das erupções solares (que podem aquecer o plasma solar a dezenas de milhões de graus em apenas alguns segundos), ainda produzem pequenas e rápidas explosões de calor e energia quase constantemente . Ainda não podemos vê-los diretamente, mas esse problema pode ser resolvido quando o telescópio espacial NuSTAR da NASA tirar retratos deles em raios X de alta energia. Mas os cientistas não podem tirar essas fotografias até que o Sol esteja mais calmo; caso contrário, toda a atividade energética poderá ocultar a ação das nanoflares.
Até então, o Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) nos dá a melhor maneira de detectar nanoflares indiretamente, observando os pontos de base do loop coronal. Um laço coronal é um loop de plasma quente que se estende da superfície do Sol até a coroa e brilha intensamente em ultravioleta e raios-X. Um ponto de referência ocorre onde os loops magnéticos encontram a superfície do Sol. O IRIS não consegue ver os eventos reais de aquecimento coronal, mas vê pequenos brilhos rápidos e reveladores nos pontos de base do loop coronal.
Embora outras teorias tenham sido refutadas, cada vez mais evidências apontam para as nanoflares como a solução para o mistério do aquecimento coronal. Se estiver correto, o NuSTAR deverá ver pelo menos um nanoflare a cada poucos minutos. Caso contrário, é hora de voltar à prancheta.
9 A origem do material escuro no protoplaneta Vesta
As rochas podem nos dizer muito sobre a evolução de um protoplaneta porque só podem ser formadas sob condições específicas. A sonda Dawn da NASA deu-nos recentemente informações sobre a intrigante matéria escura que se espalha por toda a superfície de Vesta. Absorve luz como fuligem. Mas os nossos cientistas estavam curiosos para saber do que era feito e de onde vinha. Isto pode dar-lhes alguma ideia sobre a razão pela qual Vesta começou a tornar-se um planeta há mais de quatro mil milhões de anos, mas nunca deu o salto evolutivo para além do protoplaneta.
Há mais de um ano, os cientistas sabem que o material escuro era rico em carbono. Mas recentemente descobriram que a serpentina , um mineral de silicato formador de rocha, era um elemento da matéria escura. Serpentine tem esse nome devido à sua semelhança com a pele de cobra.
Esse mineral resolve parte do mistério da formação de Vesta. A matéria escura não pode ter entrado em contato com altos níveis de calor porque temperaturas acima de 400 graus Celsius (700 °F) destruiriam a serpentina. Já sabemos que Vesta já foi bastante quente, então a matéria escura não poderia ter vindo da própria Vesta.
Isso deixa um impacto relativamente lento de um asteróide rico em carbono como a única explicação lógica. Se o impacto tivesse sido em alta velocidade, a serpentina teria sido destruída pela alta temperatura resultante. A dispersão de material escuro em Vesta também é consistente com um impacto de baixa velocidade de um asteróide.
8 O mistério da atmosfera de Vênus
“Todo este trabalho começou com um mistério em 1978”, disse Glyn Collinson, do Goddard Space Flight Center da NASA, em Maryland. “Quando a Pioneer Venus Orbiter entrou em órbita em torno de Vénus, notou algo muito, muito estranho – um buraco na ionosfera do planeta . Era uma região onde a densidade simplesmente diminuiu e ninguém viu outra coisa dessas em 30 anos.”
A ionosfera é uma camada de atmosfera em Vênus que está eletricamente carregada. Quando a Venus Express da Agência Espacial Europeia começou a orbitar Vénus nos últimos anos, estava numa órbita muito mais elevada do que a do seu antecessor. Mas mesmo em altitudes mais elevadas, a Venus Express viu os mesmos buracos. Isso significava que esses buracos haviam perfurado mais profundamente na atmosfera do que se acreditava. Além disso, a Pioneer Venus Orbiter observou os buracos no máximo solar , quando a atividade solar está no auge. Mas a Venus Express viu buracos durante o mínimo solar, o que significa que esses buracos são mais prevalentes do que imaginávamos.
Para interpretar o que está acontecendo com Vênus, é necessário entender que o lado de sua ionosfera voltado para o Sol é constantemente atingido pelo vento solar, uma corrente de partículas carregadas que flui do Sol. A ionosfera atua como uma fronteira fina que se estende desde a frente de Vênus ao redor do planeta até terminar na parte de trás como um cometa. Pense na ionosfera como o ar fluindo em torno de uma bola de golfe que está voando.
Quando o vento solar atinge a ionosfera, o plasma se acumula, o que por sua vez cria uma fina magnetosfera ao redor do planeta. Uma magnetosfera é uma área ao redor de um planeta onde seu campo magnético pode repelir o vento solar.
A Venus Express pode medir este campo magnético fraco em torno de Vênus. Mas sugeria que não havia dois buracos atrás de Vênus. Em vez disso, os cientistas acreditam agora que existem dois cilindros largos e longos que se estendem desde a superfície de Vénus até ao espaço exterior. É possível que partículas carregadas sejam espremidas para fora desses cilindros como pasta de dente de um tubo.
Mas isso levanta outro mistério convincente. O que permite que estes campos magnéticos atravessem a ionosfera, desçam à superfície do planeta e possivelmente até entrem no planeta? Podemos ter esclarecido um mistério de Vênus, mas acabamos com outro.
7 A Teta Aurora
Auroras , shows de luz no céu, mais comumente conhecidos como Luzes do Norte ou do Sul, geralmente se formam quando o vento solar colide com o campo magnético da Terra, também conhecido como magnetosfera. Em outras palavras, é uma forma visível de vermos o efeito do Sol na Terra.
As auroras Theta podem se formar em latitudes mais altas, mais próximas dos pólos, do que as auroras típicas. A aurora teta só pode ser vista de cima, onde se parece com a letra grega theta (θ).
A formação de uma aurora depende do alinhamento entre o campo magnético interplanetário que flui com o vento solar e o campo magnético da Terra. Quando os dois campos se cruzarem, o campo magnético da Terra apontará para o norte. Mas se o campo interplanetário estiver apontando para o sul, então as linhas do campo magnético apontarão em direções opostas. Isso causa um processo chamado reconexão magnética (que ainda não é bem compreendido), que realinha as linhas do campo magnético de uma nova maneira.
O novo alinhamento permite que as partículas do vento solar entrem na magnetosfera da Terra, uma enorme bolha magnética ao redor do nosso planeta. Quando essas partículas solares fluem ao longo das linhas do campo magnético do planeta e colidem com átomos na atmosfera superior da Terra, nasce a aurora. Neste caso, é mais provável que a formação ocorra 65–70 graus ao norte ou ao sul do equador da Terra.
Mas as auroras teta podem acontecer em latitudes mais altas se o campo magnético interplanetário estiver apontando para o norte em vez de para o sul. Os cientistas descobriram recentemente que, quando isso acontece, a reconexão magnética pode aprisionar o plasma (que é um gás ionizado) dentro da magnetosfera. O plasma aprisionado fica quente e, desta vez, uma aurora teta pode nascer.
6 O quebra-cabeça da duna de areia do Titã
Titã, que orbita Saturno, é a única lua com uma atmosfera densa. Seus lagos e mares são feitos de metano e etano. Esta lua incomum também tem grandes dunas varridas pelo vento com centenas de quilômetros de comprimento, mais de um quilômetro de largura e centenas de metros de altura.
No início, a existência de dunas não fazia sentido porque pensávamos que Titã só experimentava brisas leves sobre a sua superfície. Mas pesquisas posteriores sugeriram que os ventos devem ser mais fortes do que se acreditava anteriormente. A sonda Cassini da NASA também enviou imagens das partículas que criaram estas dunas.
“Foi surpreendente que Titã tivesse partículas do tamanho de grãos de areia – ainda não compreendemos a sua origem – e que tivesse ventos fortes o suficiente para movê-las”, disse Devon Burr, da Universidade do Tennessee. “Antes de ver as imagens, pensamos que os ventos provavelmente eram fracos demais para realizar esse movimento.”
Mas os cientistas ficaram mais intrigados com o formato das dunas. Segundo dados fornecidos pela Cassini, os ventos sopravam geralmente de leste para oeste. Mas as dunas ao redor das crateras e montanhas pareciam ter sido criadas por ventos que sopravam na outra direção.
Num túnel de vento de alta pressão da NASA, Burr e a sua equipa passaram seis anos recriando as condições de vento e areia em Titã. Finalmente, descobriram que o vento tinha de soprar pelo menos 50% mais rápido do que se pensava originalmente para criar as dunas. A densa atmosfera de Titã tornou necessárias velocidades mais rápidas.
A descoberta também explicou o formato das dunas. De acordo com o seu modelo, os ventos em Titã são geralmente fracos, soprando de leste para oeste e, portanto, incapazes de criar dunas. Mas duas vezes por ano em Saturno, o que equivale a 30 anos terrestres, o vento sopra mais rápido na outra direção quando o Sol cruza o equador de Titã. Burr acredita que essas rápidas mudanças no vento ocorrem quando as dunas são criadas, e isso explica a sua forma. A Cassini pode ter perdido essas altas velocidades de vento porque elas não acontecem com frequência.
5 Vulcões inesperados de Mercúrio
Outra nave espacial da NASA, a MESSENGER, forneceu novos insights sobre a história planetária inicial de Mercúrio. Originalmente, os cientistas acreditavam que Mercúrio nunca teve vulcões activos porque lhe faltavam os compostos voláteis no seu interior que criam as explosões. Mas as imagens da MESSENGER fizeram com que os investigadores se esforçassem para reformular as suas teorias.
As fotos da MESSENGER mostraram a presença de depósitos de cinzas piroclásticas , que são feitos de fragmentos de rocha extraídos das aberturas de vulcões. Então Mercúrio obviamente tinha compostos voláteis. Mas os dados também mostraram que vulcões entraram em erupção durante grande parte da história de Mercúrio.
Isso levou a outra questão. Será que todos os compostos voláteis no interior do planeta explodiram no início da história de Mercúrio ou as explosões ocorreram durante um período de tempo substancialmente mais longo?
Uma equipe de pesquisa da Universidade Brown acredita que as erupções ocorreram durante um longo período de tempo. Eles chegaram a essa conclusão observando as aberturas dos vulcões. Se todos os vulcões tivessem explodido ao mesmo tempo, todas as aberturas seriam degradadas aproximadamente na mesma proporção. Mas os cientistas observaram diferentes níveis de degradação, o que é consistente com erupções vulcânicas durante um período de tempo muito mais longo.
Usando a quantidade de degradação para determinar a idade das crateras de Mercúrio, os investigadores acreditam que a atividade vulcânica provavelmente ocorreu entre 1 e 3,5 mil milhões de anos atrás. Isso pode parecer antigo, mas na verdade é geologicamente jovem. Se todos os vulcões tivessem explodido na época da formação de Mercúrio, as crateras teriam cerca de 4,5 bilhões de anos.
Esta informação também nos ajuda a descobrir como Mercúrio foi formado. De acordo com duas teorias populares, Mercúrio costumava ser maior, mas perdeu suas camadas externas quando foram fritas pelo Sol ou quando foram arrancadas por um grande impacto logo após a formação do planeta. Dadas as novas informações sobre compostos voláteis, nenhuma dessas teorias parece provável agora.
4 História climática de Marte
Black Beauty, um antigo meteorito de Marte encontrado em 2011 no deserto do Saara, pode contar uma história intrigante da história climática de Marte. O meteorito escuro e brilhante possui zircões incrustados , minerais duráveis que são criados quando a lava esfria e podem sobreviver a quase todos os ataques químicos. Isso significa que podem ajudar-nos a determinar a idade das rochas e dar pistas sobre o clima de um planeta. “Quando você encontra um zircão, é como encontrar um relógio ”, disse o professor do estado da Flórida, Munir Humayun. “Um zircão começa a contar o tempo desde o momento em que nasce.”
Humayun e a sua equipa ficaram surpresos ao descobrir que alguns zircões em Black Beauty foram criados há 4,4 mil milhões de anos, quando Marte era um novo planeta com um ambiente que pode ter tido a capacidade de suportar vida.
Ao estudar as variações nos átomos de oxigênio nesses zircões, Humayun foi capaz de extrair um pouco da história climática de Marte, como um arqueólogo extrairia pedaços da história humana de artefatos e esqueletos humanos. Isso porque os zircões funcionam como um arquivo das mudanças climáticas de Marte, mantendo registros do que aconteceu com o vapor d’água durante a história do planeta.
Humayun descobriu que a água era muito mais abundante em Marte há cerca de 4,5 mil milhões de anos, mas depois ocorreu uma mudança dramática. O deserto seco que hoje caracteriza Marte existe há muito tempo – pelo menos 1,7 mil milhões de anos. Mas se Marte já foi um planeta quente com água abundante, isso levanta novamente a questão: será possível que Marte tenha sustentado vida em algum momento?
Para os estudos climáticos atuais, outros cientistas estão analisando redemoinhos de poeira em Marte. Como já falamos, os redemoinhos de poeira são como tornados de poeira . Mas é aí que termina a comparação com o clima da Terra. “O ar marciano é tão rarefeito que a poeira tem um efeito maior nas transferências de energia na atmosfera [de Marte] e na superfície do que na espessa atmosfera da Terra”, disse Udaysankar Nair, da Universidade do Alabama.
Durante o dia, a poeira no ar pode impedir que a luz solar aqueça a superfície de Marte. À noite, esse mesmo tipo de poeira emite radiação de ondas longas que aquece a superfície. Portanto, um maior conhecimento da poeira atmosférica – e dos redemoinhos de poeira – deverá ajudar-nos a desenvolver uma melhor compreensão do clima actual de Marte.
3 Listras de zebra no cinto de radiação Van Allen
A Terra é cercada por dois cinturões de radiação de Van Allen , um interno e outro externo, cada um em forma de donut e contendo elétrons e prótons de alta energia. Mas no início de 2014, os cientistas anunciaram que as sondas gêmeas Van Allen da NASA haviam descoberto um estranho, mas persistente padrão de listras de zebra nos elétrons de alta energia no cinturão de radiação interno.
O campo magnético da Terra mantém esses cinturões de radiação no lugar. Mas a Terra parecia uma culpada improvável no mistério das listras de zebra. A maioria dos cientistas presumiu que o aumento do vento solar causaria este tipo de estrutura. Mas essa teoria foi descartada quando as listras continuaram visíveis, embora a atividade do vento solar fosse baixa.
Os cientistas finalmente encontraram a resposta que antes consideravam tão improvável. Acontece que a rotação da Terra causa as listras de zebra. Devido à inclinação do eixo do campo magnético do nosso planeta, a rotação da Terra produz um campo elétrico fraco e oscilante que afeta todo o cinturão de radiação interno. Se você pensar nos grupos de elétrons no cinturão de radiação como caramelos, então as oscilações funcionam como uma máquina de doces para esticar e dobrar o caramelo, o que produz o padrão listrado no cinturão de radiação interno.
2 Tempestades de plasma no sol
O Sol tem tempestades com ventos fortes que são surpreendentemente semelhantes, em alguns aspectos, às tempestades que experimentamos aqui na Terra. Mas no Sol, a chuva é composta por plasma, gás ionizado que cai da coroa para a superfície a 200.000 quilómetros (125.000 milhas) por hora. A coroa envolve o Sol como uma atmosfera externa. Mas quando chove da corona, chove de verdade. Cada gota é tão grande quanto a Irlanda, e há milhares de gotas em uma chuva coronal.
Os cientistas sabem desta chuva de plasma há cerca de 40 anos. Mas até receberem dados detalhados de satélites e observatórios modernos, não conseguiram explicar por que isso aconteceu.
É aqui que os paralelos com o clima baseado na Terra se tornam impressionantes. Sob as condições certas, as nuvens de plasma denso e quente do Sol irão arrefecer, condensando-se até caírem na superfície como gotas de chuva coronais.
Há também um processo de rápida evaporação que forma nuvens. Mas no Sol, as poderosas explosões das erupções solares causam a evaporação. Imagens telescópicas mostram que as erupções solares , explosões de radiação na superfície do Sol, precedem as tempestades solares. Os cientistas acreditam que uma queda invulgarmente rápida na temperatura faz com que o gás coronal se transforme em gotas de chuva solar.
1 Orgânicos em Marte
Além de medir picos de metano, o rover Curiosity da NASA descobriu moléculas orgânicas em amostras do interior das rochas. O pó de uma rocha chamada Cumberland é a primeira descoberta definitiva de matéria orgânica na superfície de Marte. Os cientistas não sabem se estes produtos orgânicos se desenvolveram em Marte ou foram transportados para lá por meteoritos ricos em carbono .
Os cientistas da NASA não encontraram substâncias orgânicas em materiais expostos na superfície do planeta. Mas isso é compreensível porque a radiação cósmica e os sempre presentes percloratos, que produzem cloro que altera as moléculas, tendem a destruir a matéria orgânica da superfície ao longo do tempo.
As moléculas orgânicas consistem em carbono ligado a outros elementos como o hidrogênio. Eles são essenciais para a vida como a conhecemos, mas não contêm necessariamente vida. Não sabemos se Marte alguma vez hospedou micróbios vivos, mas isto diz-nos que o antigo Marte tinha condições que eram hospitaleiras para certas formas de vida.
Os cientistas precisavam encontrar três componentes para a vida em Marte: água, uma fonte de energia e produtos orgânicos . Ao encontrar produtos orgânicos, eles agora têm uma lista completa de ingredientes para a vida em Marte, seja ela passada ou presente.
As amostras de rochas de Cumberland também forneceram informações importantes sobre a perda de água no planeta. Ao examinar a proporção entre deutério e hidrogénio na rocha e compará-la com o vapor de água no ar, os cientistas acreditam que grande parte da perda de água do planeta aconteceu após a formação da rocha. Mas a sua análise também sugeriu que Marte perdeu uma boa parte da sua água original antes da formação de Cumberland.
