Anéis de Saturno – por Nicolau Breyner | 1 minuto de Astronomia

 

Alexandre Correia; (Departamento de Física da Universidade de Aveiro)

Saturno é o sexto planeta a contar do Sol e o segundo maior do nosso Sistema Solar. É o planeta mais distante que é possível observar sem o auxílio de um telescópio. É por isso conhecido desde a antiguidade e deve o seu nome a um Deus Romano da agricultura. Ao contrário da Terra, que tem uma superfície rochosa, Saturno é composto essencialmente por uma extensa e densa atmosfera de Hidrogénio (97% do total da sua massa). Por essa razão, a densidade de Saturno é muito baixa, a mais baixa de todos os planetas do Sistema Solar, apenas cerca de 70% da da água. Se fosse possível encontrar um oceano maior do que Saturno, o planeta flutuaria nele!

No entanto, a característica mais proeminente de Saturno é o facto de possuir um extenso sistema de diversos anéis, algo de único no Sistema Solar. Estes anéis não podem ser vistos a olho nu, tendo sido observados pela primeira vez por Galileu em 1610. O telescópio usado por Galileu era rudimentar e na realidade ele não compreendeu o que observava. Apenas conseguia visualizar algo semelhante a duas “orelhas”, uma de cada lado do planeta. Galileu interpretou as suas observações como dois satélites simétricos em torno do planeta, que não variavam de posição. Só algumas décadas mais tarde, em 1659, com melhores ferramentas de observação, Huygens conseguiu compreender que Saturno era rodeado por um sistema de anéis.

Durante muitos séculos a natureza dos anéis de Saturno permaneceu um grande enigma astronómico. Inicialmente, Huygens especulou que se trataria de um objecto monolítico (isto é, um corpo sólido e único), mas observações subsequentes levadas a cabo por Cassini em 1675, revelaram e existência de um espaço vazio entre os anéis, que ficou conhecido por divisão de Cassini. Em 1787, Laplace iniciou o estudo teórico dos anéis à luz das leis da Física e da Matemática, e concluiu que deveriam ser formados por um conjunto muito grande de anéis sólidos, mas muito finos. Estas previsões levaram inclusivamente à descoberta de outras divisões mais pequenas entre os anéis. Finalmente, em 1849, James Clerk Maxwell demonstrou que os anéis não poderiam ser objectos sólidos, mas sim um aglomerado de milhões de partículas de reduzidas dimensões em órbita de Saturno.

Sabe-se hoje que os anéis são efectivamente formados por inúmeros pedaços de rocha e gelo, alguns tão pequenos como um grão de sal e outros tão grandes como um automóvel. Estendem-se desde 6 630 km até cerca de 120 700 km acima de Saturno (aproximadamente o mesmo que o diâmetro do planeta), embora tenham apenas cerca de 20 km de espessura. Nas alturas em que o equador de Saturno está orientado na direcção a Terra (o que acontece de 15 em 15 anos), a espessura dos anéis é tão fina que estes deixam momentaneamente de ser visíveis. Tal como Cassini notou, os anéis não são contínuos, existindo inúmeras divisões entre eles. Cada grupo recebe o nome de uma letra, sendo os grupos A, B e C os maiores e mais brilhantes.

As divisões entre os diferentes grupos de anéis não são espaços totalmente vazios. Na realidade, correspondem a zonas de menor densidade, e por isso a luz do Sol é menos reflectida, dando a ilusão de serem vazias. A razão pela qual se formam zonas de menor densidade prende-se com perturbações gravitacionais exercidas por algumas luas de Saturno. Por exemplo, a divisão de Cassini corresponde a uma ressonância 2:1 com o satélite Mimas (por cada órbita desta lua em torno de Saturno, as partículas efectuam duas órbitas). Há também algumas divisões que são ocupadas por pequenas luas (com dimensões de algumas dezenas de quilómetros), apelidadas de “luas pastoras”. O nome deve-se ao facto de estes pequenos corpos ajudarem a manter a presente estrutura dos anéis.

A origem dos anéis de Saturno é desconhecida, mas existem algumas teorias para a sua formação. A grande dúvida consiste em saber se tiveram origem com o planeta, ou se resultaram da destruição de uma lua pré-existente. No primeiro caso, os anéis não seriam mais do que os restos do disco de poeiras que deu origem a Saturno e às demais luas, mas que teriam permanecido devido a perturbações gravitacionais instáveis, tal como a cintura de asteróides em torno do Sol. No segundo caso, uma lua pré-existente poderia ter sido destruída num passado recente devido a forças de maré ou a uma colisão de grandes dimensões com um cometa ou asteróide.

Para destrinçar entre os dois cenários anteriores é necessário ter uma ideia da idade dos anéis. O facto destes serem extremamente luminosos leva os cientistas a acreditar que devem ser bastante recentes, pois as partículas tendem a escurecer com a idade, devido ao impacto contínuo com micro-meteoritos. Estima-se que a sua idade deva rondar os 10 milhões de anos, uma idade muito curta à escala do Sistema Solar, inclinando claramente a balança para o cenário da colisão. O facto dos outros planetas, em particular Júpiter, não possuírem anéis deste tipo aponta igualmente nesse sentido. Neste contexto, é um privilégio para o ser humano poder observar uma estrutura tão magnífica, uma vez que se trata de um acontecimento fortuito e de curta duração. Com efeito, simulações em computador parecem mostrar que no espaço de mais 10 milhões de anos, as partículas que formam actualmente os anéis vão agregar-se novamente, dando origem a uma nova lua de Saturno no lugar dos anéis…

Muito daquilo que sabemos hoje sobre os anéis de Saturno é graças a três sondas espaciais que visitaram o planeta: a Voyager 1 e 2, que passaram no início dos anos 80, e mais recentemente, a sonda Cassini, que ainda hoje está em órbita a estudar este planeta. Estas missões espaciais obtiveram imagens incríveis de Saturno e dos seus anéis, mas também conseguiram efectuar medições de grande precisão das propriedades físico-químicas e orbitais de todos os corpos no sistema. Estas medições permitem-nos ter uma ideia da composição, do tamanho, da idade, ou da futura evolução do sistema. São por isso essenciais no estudo do planeta e dos seus anéis.

~ por aia2009 em 13 de Novembro de 2009.

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