Daniela Lazzaro Observatório Nacional - Rio de Janeiro lazzaro@on.br

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Astrofísica

do

Sistema

Solar

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Introdução ao Sistema Solar Planetologia comparativa

planetas terrestres X planetas gigantes X pequenos corpos

Interiores Superfícies Atmosferas Pequenos corpos

satélites, asteróides, cometas, anéis

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Interiores

Terra profundidade conhecida 10%

evidências indiretas

Densidade: total = 4.5 g/cm3

rochas sup. = 2,6 -3,0 g/cm3 densidade do núcleo 10 g/cm3

Calor aumenta com profundidade interior da Terra mais quente

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Ondas P

Ondas S + P

Terremoto ondas sismicas temperatura e pressão tem líquido no interior

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Propriedades da superfície rochas derivadas do derretimento de camadas inferiores rochas vindas de até 200km abaixo da superfície camadas inferiores derretidas grandes pressões

Campo magnético líquido metálico turbulento parte do interior é metálico parte do interior é líquido

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Mercúrio

maior densidade “uncompressed”60% metalcampo magnético interior

líquido

T L M5,5 3,3 5,4 c4,5 3,3 5,3 u

NúcleoNi-Fe

1800km

CrostaRochas

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Venus interior quente devido a vulcanismonão tem magnetosferanúcleo rico em metais

Martedensidade 3, 9 e 3,8 (unc.) pouco

metal núcleo (FeS) 40% diâmetro (= Terra) não tem magnetosfera

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Planetas GigantesGovernado pela pressão

• centro 100 x 106 bars, densidade 31g/cm3

(Terra: pressão 4 x106 bar, densidade 17g/cm3)

Nuvens: H, He gásHidrogênio metálico

• H líquido eletrons livres

comportamento metal

Núcleo: rochas + gelos Fe, Si, O C, N, O, + H

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

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Pequenos corpos

Asteróides: famílias = resultado de fragmentação poucos corpos diferenciados

interiores basicamente homogêneos

Satélites: pequenos asteróides grandes gelos +rochas Io interior fluído

Cometas: agregados homogênos com pouca coesão facilmente destruidos

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Superfícies

CraterasVulcanismo

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Atividade tectônica

Canais

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Crateras

vulcânica?origem:

impactos?

1890 G.K. Gilbert

Terra Lua

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Origem meteorítica condições particulares

Impacto em alta velocidade explosão = bomba forma a cratera

elimina traços da direção da queda

vmin = 4,3 km/s (Mercúrio)10,4 km/s (Venus)11,2 km/s (Terra)5,0 (Marte)

v = vmin + vorb.

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Meteoróide

Superfícielunar

Explosão Material ejetadoalta velocidade

Ondas de choque

Material ejetado

Superficieoriginal

Crosta pulverizada

Material ejetadoCratera

“Rim”

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Mercúrio: Caloris Basin

1400km largura

anéis de montanhas 3km

Crateras duplas

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Venus: multiplas crateras

Terra: Meteor Crater 1,2 km diâmetro, 0,2 km profundidadeidade = 25.000 anos, meteorito ~ 50m

Marte: Crater Yuty18km diâmetro -“splosh”

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Callisto: crateras em cadeia

Phobos: tamanho limite

Miranda: superfície jovem

Mimas:120/400km

Europa: sobre gelo

Satélites1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Asteróides

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Na falta de uma superfície...

Shoemaker-Levy 9 - Descoberto: março 1993 - Colisão: julho 1994

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Vulcanismo lava material flúido

altas temperaturas

VenusTerraMarte(Io, LuaVesta,…)

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Venus: Sif Mons - vulcão escudo diâmetro ~ 500km, altura ~ 3 km caldera ~ 40km

Venus: Gula Mons altura ~ 4 km, caldera ~ 100km

Venus: Domes - lava viscosa homogenea~ circulares, diâmetro ~25km, altura ~2km

Venus: Coronae subida material quenteAine: 300km diâmetro

1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Terra: Arizonavulcão cônico

Terra: Mayonestrato-vulcão

Terra: Mauna Kea vulcão escudo

Terra: Puo1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Marte: Olympus Mons700km largura, 25km altura

Marte: Tharsis Elysiumtipo escudo lava flúida

Marte: Planices vulcânicas hemisferio Norte

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Io: + ativo Voyager 1, 2

Largura ~ 300kmAltura ~ 100km

Enxofre!!

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Lua: mare

Vesta: asteróide

Magnya: asteróide

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Atividade tectônica

Terra: Wegener ~1960“deriva” dos continentes movimentos no manto

Venus: montanhas Maxwell colisão de placas?

Marte: hemisferios separados por um canyon fratura?

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Europa

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“runoff” chuva

“outflow” degelo

Mars Odysseymaio-2002

Canais

Europa: oceano

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Atmosferas

Terra(%)

Venus(%)

Marte(%)

Dioxido de carbono – CO2 0,03 96 95,3

Nitrogênio - N2 78,1 3,5 2,7

Argônio - Ar 0,93 0,006 1,6

Oxigênio – O2 21,0 0,003 0,15

Neônio – Ne 0,002 0,001 0,0003

Planetas Terrestres

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---0,008Vapor de água (H2O)

--0,020,02Amônio (NH3)

2-320,20,09Metano (CH4)

?147,413,8Hélio (He)

84?8492,486,1Hidrogênio (H2)

Netuno

UranoSaturnoJúpiterPlanetas gigantes

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Camadas: caracterizadas por inversão de temperatura

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Proteção da superfíciecalor - frio - meteoros

Efeito estufa: T ~ 730K pressão ~ 90x na Terra

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Atmosfera muito ténue pressão superfície 1/150 x Terra

Temperatura superfície~ 50K mais frio da Terra

Marte

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Aparência• bandas de nuvens cores diferentes• “Grande mancha vermelha”

Composição• 86% H + 14% He + metano + amônio + água • cores processos químicos complexos

Sulfetos (S+H) + Fosfatos (P+H) vermelho, marrom, amarelo

Júpiter

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Material frio desceMaterial quente sobe

zonas: alta pressãofaixas: baixa pressão

Bandas atmosféricas

Fluxo zonal: vento estável direção leste e oeste

Estrutura de bandas depende do fluxo zonal desaparece nos polos!

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gelo de amônio

Júpiter: estutura

neblina

gelo amônio + enxofre

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Saturno Bandas, ovais e zonas de convecção

Ventos ~ 1500km/s equador(J ~ 400km/s)

HST: circulação e evolução de nuvens

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84% H +14% He + metanonão tem amônio baixa temperatura metano sem amônio absorve comprimentos de onda longos (vermelho) azul

Urano: Voyager poucas nuvens claras baixa atmosfera ventos ~200-500km/h

Urano - Netuno

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Netuno“Great Dark Spot”tamanho ~TerraVoyager2 - 1989

nuvens vel ~ 2000km/h

“Great Dark Spot”?

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Titan - satélite de Saturno

Metano líquidoAtmosfera: N (90%) + Ar (10%) + Metano + Amônio +...

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Magnetosferas Região onde se extende o campo magnético

Particulas carregadas

capturadas pelo

campo magnético

Núcleo:Metal líquido circula corrente elétrica em movimento

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Júpiter:

intensidade ~ 1 x 106 vezes da Terraextensão ~ 30 x 106 km

Saturno: intensidade ~ 100 vezes da Terraextensão ~ 1 x 106 km

Urano e Netuno:

intensidade ~ 100 vezes da Terraextensão ~ 4 x raio da Terra

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Introdução ao Sistema Solar Planetologia comparativa

planetas terrestres X planetas gigantes X pequenos corpos

Interiores Superfícies Atmosferas Pequenos corpos

satélites, asteróides, cometas, anéis

lazzaro@ on.br http://www.on.br/institucional

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