Um beco gelado em Titan: uma superfície ilusória revelada

Título:  A corridor of exposed ice-rich bedrock across Titan’s tropical region

Autores: Caitlin A. Griffith, Paulo F. Penteado, Jake D. Turner, Catherine D. Neish, Giuseppe Mitri, Nicholas J. Montiel, Ashley Schoenfeld, Rosaly M. C. Lopes

Instituição do primeiro autor: Departamento de Ciências Planetárias, Laboratório Lunar e Planetário, Universidade do Arizona, Tucson, Arizona, EUA

Status: Publicado na Nature, acesso fechado.

Uma canção de gelo e carbono

Embora a maior lua de Saturno, Titã, deva ter uma composição gelada, a detecção clara de gelo de água (H2O) em sua superfície tem sido bastante complicada. Titã possui algumas características parecidas com o nosso planeta Terra, como suas formas terrestres semelhantes, incluindo lagos, rios, dunas de areia, montanhas e possivelmente vulcões. No entanto, esses recursos ocorrem em temperaturas bem mais frias (~ 94 K) e possuem composições muito diferentes das correspondentes terrestres. Enquanto a Terra tem água fluindo sobre uma superfície rochosa de silicato, Titã possui metano líquido e etano fluindo sobre uma superfície que provavelmente inclui compostos orgânicos contendo gelo e carbono.

Então, onde está a água de Titã? Com base em sua baixa densidade (1,88 g / cm3), acredita-se que ela seja composta de H2O em torno de um núcleo rochoso e úmido. Em um modelo popular do seu interior, Titã se diferencia ou se organiza em camadas, de modo que a camada de H2O inclui uma crosta superior de gelo “comum” (como você tem na geladeira) e uma camada inferior de densidade complexa e uma outra de alta densidade. Titã é considerada como sendo um mundo oceânico, assim como outras luas do sistema solar.  Apesar dessa provável composição rica em água, métodos inovadores foram necessários para detectar definitivamente o gelo H2O em sua superfície por meio de estudos espectroscópicos. A figura 1 mostra a representação da estrutura interna de Titã.

astropontos_1_05.01
Figura 1: Descrição da estrutura interna de Titã. Figura 4 em Fortes, 2012.

Compreender a superfície de Titã tem sido um desafio único por alguns motivos. Titã é um tanto incomum em comparação com outros mundos gelados, pois possui uma atmosfera mais massiva do que a da Terra. Hidrocarbonetos como o metano condensam-se nesta atmosfera e chovem através da superfície, transportando sedimentos e fornecendo lagos nos pólos. Na atmosfera superior, o metano é quebrado pela radiação solar e remontado em moléculas orgânicas complexas que podem “nevar” na superfície, enterrando potencialmente e obscurecendo os materiais ricos em gelo da água. Além dessa complicação, as composições de superfície geralmente têm sido difíceis de identificar, uma vez que a atmosfera espessa fornece “janelas” apenas em faixas de comprimento de onda específicas e estreitas (veja a Figura 2). Como conseqüência, a prevalência do gelo H2O e sua relação com diversas composições orgânicas têm sido difíceis de avaliar.

Observando a atmosfera de Titã

Os autores estudaram a atmosfera de Titã isolando algumas tendências específicas e concentrando-se em sinais mais tênues observados pela Cassini. A missão Cassini da NASA orbitou Saturno de 2004 a 2017 e coletou espectros de reflexão de Titã durante muitos sobrevôos com o Espectrômetro de Mapeamento Visual e Infravermelho (VIMS). Esses espectros geralmente incluem efeitos atmosféricos significativos que podem ser removidos assumindo a composição da atmosfera (e aplicando modelos de transferência radiativa). Outra abordagem envolve colocar muitas medições brutas em uma Análise de Componente Principal (PCA) – um método usado anteriormente para interpretar dados VIMS. O PCA pode reduzir muitos dados com muitas variáveis, determinando os “componentes principais”,  que podem explicar a variação em um conjunto de dados. Assim, cada componente principal (PC#) explica cada vez menos variação, de PC1 para PC2 e assim por diante. Como o PCA não faz suposições sobre a superfície ou a atmosfera, o primeiro componente (contendo> 85% da variação) identifica as óbvias tendências atmosféricas e da superfície.

Ignorando o primeiro componente principal, que era principalmente indicativo da composição atmosférica e de sedimentos orgânicos complexos, os autores exploram o segundo componente principal (explicando de 0,4 a 13% da variação). Este componente foi dominado por características de absorção que poderiam ser usadas para distinguir terrenos ricos em gelo de água e terrenos pobres em gelo. Os terrenos ricos em H2O são distribuídos de maneira desigual, mas não aleatoriamente, através de Titã, incluindo um “corredor” de material rico em gelo, com 6.300 km de comprimento (veja a Figura 3). Embora a causa desse recurso não seja clara, as hipóteses incluem origens sedimentares, vulcânicas e tectônicas. Os autores se concentram principalmente na detecção de gelo H2O, mas a segunda componente principal também sugere diversas composições orgânicas em outras partes de Titã.

astropontos_12_19_3
Figura 3: Mapa de Titã entre 60° N e S com regiões azuis indicando composições ricas em gelo, incluindo o “corredor” (de cerca de 30° E, 15° N a 120° W, 30° S) e outras cores indicando regiões pobres em gelo com diversas composições orgânicas. Figura 2 do artigo de hoje.

Observa-se que regiões ricas em gelo podem indicar atividade eólica e fluvial (movida por vento e fluido). A crosta rica em gelo de água pode ficar exposta onde esses processos erosivos ocorrem em uma escala de tempo mais rápida do que a sedimentação orgânica da atmosfera. Ao longo de partes deste corredor, materiais gelados podem corroer-se das falésias próximas e transportar-se para as planícies. Curiosamente, em um extremo do corredor está o Doom Mons, uma das montanhas mais altas detectadas em Titã a 500 m, situada ao lado de Sotra Patera, um poço de 1500 m de profundidade com a hipótese de alguns serem de origem crio-vulcânica. A forma linear do corredor também pode sugerir processos tectônicos globais, mas é improvável que Titã esteja atualmente ativo dessa maneira.

Para testar possíveis hipóteses de formação para o corredor, os autores verificam correlações com anomalias de gravidade ou topografia, mas nenhuma foi observada – possivelmente devido à baixa resolução. Felizmente, a questão da composição de Titã será investigada minuciosamente no futuro “próximo”, graças à seleção da missão Dragonfly pela NASA. Para dar uma breve explicação, o Dragonfly é um quadcopter duplo, do tamanho de um sofá, movido a energia nuclear que pousará perto do equador de Titã para estudar a composição química deste mundo alienígena, as condições da superfície e a estrutura do subsolo. O projeto Dragonfly abordará uma infinidade de perguntas, incluindo a composição das areias de Titã e, possivelmente, a fonte de recursos das superfície ricas em gelo, como as detectadas pelos autores no artigo de hoje.


Adaptado de: Titan’s icy alley: An elusive surface revealed, escrito por Anthony Maue.

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair /  Alterar )

Foto do Google

Você está comentando utilizando sua conta Google. Sair /  Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair /  Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair /  Alterar )

Conectando a %s