Por Redação O Sul | 22 de agosto de 2021
A composição dos dois maiores planetas do Sistema Solar, Júpiter e Saturno, ainda guarda um bocado de mistério para os cientistas, porque a atmosfera opaca desses chamados “gigantes gasosos” impede telescópios de enxergar o núcleo sólido desses astros. Um grupo de cientistas anunciou ter conseguido elucidar agora, porém, qual é a estrutura interna do segundo deles, mas observando o comportamento de uma estrutura externa: os anéis.
A descoberta foi anunciada nesta semana pela dupla de astrofísicos Christopher Mankovich e Jim Fuller, do Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia). Em estudo na revista Nature Astronomy, os dois revelam que cerca de 60% do diâmetro de Saturno é composto por um núcleo rochoso, uma proporção maior do que outros cientistas acreditavam.
Para chegar à conclusão, os pesquisadores usaram dados da sonda espacial Cassini, da Nasa (agência espacial norte-americana), que chegou à órbita do planeta em 2004 e o sobrevoou por 13 anos, fazendo medições e fotografias. Mais precisamente, os pesquisadores analisaram a influência do campo gravitacional do astro nos fragmentos orbitais que compõem os anéis.
Apesar de o novo estudo ser assinado por apenas dois cientistas, ele é fruto de décadas de debates na comunidade de astrofísicos tentando entender esses planetas e enxergar o que os telescópios não são capazes de ver.
“Historicamente, as melhores estimativas das estruturas internas dos planetas gigantes se originaram de medidas de seus campos gravitacionais. Esses dados são naturalmente mais sensíveis às regiões mais externas dos planetas, dificultando os esforços de medir a massa e a solidez dos núcleos de Júpiter e Saturno”, escrevem Mankovitch e Fuller.
“O estudo dos anéis de Saturno, porém, detectou ondas provocadas por modos de pulsação dentro do planeta, oferecendo uma maneira independente de sondar suo interior por meio de sismologia.”
Em outras palavras, os anéis funcionam como uma espécie de sismógrafo que mede terremotos, sensível à turbulência dos gases que circulam na atmosfera e perturbam o campo gravitacional. Formados por escombros datados da era de formação do planeta, os anéis se alinharam num plano que continua até hoje interagindo com o interior do astro.
Simulação digital
O simples conhecimento de que essa relação existia, porém, não era suficiente para saber como os anéis respondem ao núcleo. Para testar hipóteses, os cientistas criaram um modelo matemático que descrevia o planeta em diferentes configurações e rodaram simulações de computador desse sistema. Após observar diferentes resultados, finalmente chegaram a uma resposta na qual o modelo digital reproduzia com fidelidade o comportamento observado pela Cassini.
Para isso os cientistas não usaram dados de todos os anéis de Saturno, que são divididos em 3 grandes faixas. O anel C (mais próximo ao planeta e mais tênue que o anéis externos, A e B), se prestou melhor a essa estratégia de explicar a movimentação da matéria ali presente com uma representação do interior do planeta. A sonda espacial tinha revelado, por exemplo, trilhas em forma de espiral no material do anel, que também apareceram na simulação.
“Esses dados só podem ser explicados por uma região estável de transição entre o núcleo e o envoltório do planeta que é difusa e estratificada”, escrevem Fuller e Mankovitch. (O primeiro é professor e o segundo um estudante de pós-doutorado no instituto.)
Em palavras mais simples, essa distribuição difusa significa que o interior de Saturno não possui uma divisão clara entre o solo e o ar. O núcleo do planeta gigante, um enorme bólido de rocha, gelo e gás que possui 55 vezes a massa da Terra, transita gradualmente de uma estrutura esférica fixa para a região turbulenta do planeta, passando por camadas intermediárias nas quais a matéria circula cada vez mais livre. Nessa mistura, menos de um terço da matéria é sólida (rocha e gelo), e o restante é gás.
Teoria de formação
A simulação feita por Fuller e Mankovitch também revelou algo sobre a química do planeta. O modelo que se propunha antes para a estrutura de Saturno era o de um núcleo sólido rochoso onde a maior parte do ferro e outros metais estaria contido nas rochas internas, enquanto a atmosfera seria composta essencialmente de hidrogênio e hélio. O novo modelo, porém, implica que uma vasta gama de elementos pesados deve estar circulando na atmosfera.
Essa descrição, dizem os cientistas, pode forçar a revisão de teorias atuais sobre a formação do planeta, que pressupunham o material sólido se agrupando antes do gás. A estrutura do planeta, pelo menos nos dias de hoje, é diferente disso, “e pode ser que ela seja um reflexo da estrutura primordial do planeta”, diz a dupla de astrofísicos.
