Novidades no Sistema Solar FIS2009 - Explorando o Universo dos Quarks aos Quasares

Prof. Eduardo Bica – Semestre 2016BNota: A aula expositiva é uma seleção de textos e figuras. O texto inteiro

e as figuras são úteis para uma leitura do estudante.

1.Introdução

Uma simples comparação entre livros das décadas de 1980 e 2000 na biblioteca, mostra umgrande número de descobertas e avanços tecnológicos aplicados aos planetas e outroscorpos do sistema solar, como sondas da NASA e ESA, e grandes telescópios no solo e otelescópio espacial Hubble.

-As descobertas continuarão:

(i) com novas sondas espaciais em missões.

(ii) o telescópio espacial James Webb da NASA /ESA de 6m, operando em 2018

e os telescópios gigantes que estarão em uso tipicamente em 10 anos.

(a) Extremely Large Telescope (39m , ELT) com ESO e Brasil - a oficializar),no Chile.

(b) Thirty meter Telescope (30m TMT) com EUA, Índia, China, Japão e Canadá, no Havaí ou Chile).

(c) 25m GMT Giant Magellan Telescope (GMT no Chile) com EUA, Austrália, Brasil, Coreia do Sul e Chile.

• Fig. 1 Planeta Gigante Gasoso Júpiter no óptico , com o telescópio espacial Hubble (HST).

• Fig. 2: Saturno, e seus anéis brilhantes A e B que são dominados por gelo de água, com o HST.

2 . A Reclassificação em Planetas e Planetas Anões

Até 2004 tínhamos 9 planetas no Sistema Solar. Em 2002 foi descoberto Eris na parte externa do cinturão de Kuiper (mais além de Plutão) e estimou-se inicialmente que Eris era maior. Isto precipitou uma reclassificação dos planetas na União Astronômica Internacional (IAU) na reunião geral em Praga em agosto de 2006, com votações por astrônomos da área e de outras. Pela primeira vez tivemos regras físicas para planetas e planetas anões.

Regras Físicas(i) Planetas e Planetas anões são os astros principais nas suas órbitas. Todos os outros corpos serão satélites. Os grandes satélites que acompanham Júpiter foram conservadoramente considerados como satélites. A Terra e Plutão não foram aceitos como planetas duplos com seus grandes satélites Lua e Caronte, respectivamente.(ii) Planetas e Planetas Anões são essencialmente esféricos e um pouco de oblatos- achatados por rotação. Isto é conseqüência de serem massivos o suficiente para a gravidade moldá-los. Significa também que eles atingiram o equilíbrio hidrostático, com camadas de diferentes densidades e composição química sobrepostas. Corpos como Vesta - o maior asteróide do cinturão Principal (entre Marte e Júpiter) são irregulares por não terem atingido o equilíbrio hidrostático, além de terem sido craterados por choques no cinturão.

(iii) Planetas limparam a sua órbita de corpos menores. Os Planetas Anões podem ter nas órbitas inúmeros asteróides cuja massa somada é da ordem da do Planetas Anão. Júpiter tem na sua órbita 7000 asteróides chamados Troianos. A massa total é pequena, e juntando todos os satélites , a massa de Júpiter é muito maior. Plutão tem 250 asteroides de Kuiper Plutinosessencialmente na mesma órbita. A massa total é comparável à de Plutão, logo Plutão é Planeta Anão pois não foi massivo o suficiente para expulsar os companheiros de órbita.

Hoje temos no Sistema Solar: 8 Planetas - 4 gigantes gasosos: Júpiter, Saturno , Urano e Netuno , e 4 terrestres: Mercúrio, Venus, Terra e Marte.5 Planetas Anões - Ceres no Cinturão Principal, e Plutão, Haumea, Makemake e Eris no Cinturão de Kuiper.

• Fig. 3: Netuno, com sua atmosfera azul com clima ativo, HST.

• Fig. 4: Urano: o planeta tem o eixo de rotação deitado no Sistema Solar, imagem do HST.

• Fig. 5 Planeta Terrestre Mercúrio imageado pela a sonda Messenger em 2009-2011.

• Fig.6 Nuvens densas de Venus, em 1979 no UV com orbitadorPioneer de Venus. Dióxido de enxofre e gotas de ácido sulfúrico

• Fig. 7 Marte, solo avermelhado por óxido de ferro, calota polar sul de gelo de água e dióxido de carbono, neblina de dióxido de carbono. HST, 2003.

• Fig. 8 Planeta anão Ceres pela sonda Dawn em 2015. Crosta de gelo de água e argila.

• Fig. 9 Planeta anão Plutão com a sonda New Horizons em 2015.

• Fig. 10 Planeta anão Eris e sua lua Dysnomia . HST.

• Fig. 11 Asteroide Vesta com a sonda Dawn em 2014, não é esférico, logo não poderá ser Planeta Anão. É muito craterado também. É o maior asteróide do Cinturão Principal, junto com Pallas.

2.1 Superfícies e AtmosferasAs superfícies dos planetas são muito

variadas devido à composição química, calor interno e suas interações com as

atmosferas. Mesmo assim muitas vezes observamos paisagens muito

familiares com as da Terra.

• Fig. 12 Marte: Calota Polar Sul com imageador Mars Global Surveyor em 2000. Meio do verão marciano.

• Fig. 13 Marte: vulcões no plateau de Tharsis: Montes Arsia (sul), Pavonis (centro) e Ascraeus (norte), com sonda Viking 1 em 1980.

• Fig. 14 Marte: Cratera setentrional contendo geleira de água. Orbitador ESA Mars Express.

• Fig.15 Ceres e as manchas claras em cratera com a sonda Dawn em 2015. Órbita baixa gerando alta resolução. O material de alto albedo é uma salmoura com sulfato de magnésio. Material escuro é argila com amônia.

• Fig. 16 Superfície de Venus com a sonda soviética Venera 9 em 1975.

• Fig.17: Saturno: tempestade em faixa setentrional de temperatura em 2011. HST.

• Fig. 18: Plutão: Os montes Norgay e Hillary de montanhas de gelo de água, e a planície Sputnik de gelos. Camadas de atmosfera visíveis no por do Sol. Sonda New Horizons. Lembra pausagem da Groenlândia, mas em Plutão as montanhas são de puro gelo, sem rochas.

• Fig. 19: Atmosfera de Plutão, vista contra o Sol, após a passagem da sonda New Horizons.

Tabela 1. Propriedades Fundamentais Planetas e Planetas Anões

Nome Massa Dist. ao Sol Nro. de Satel. Nro de Sat. Pressão Atmosf.

Terra=1 Semieixo Maior 1997 2016 Terra=1

Unidades Astron.

Mercúrio 0.06 0.39 0 0 E-21

Venus 0.82 0.72 0 0 92

Terra 1.00 1.00 1 1 1

Marte 0.11 1.52 2 2 0.008

Ceres 0.00015 2.77 0 0 vapores de H2O

Júpiter 318 5.20 16 67 0.69

Saturno 95 9.58 18 61 1.48

Urano 14.6 19.23 15 27 1.19

Netuno 17.2 30.10 8 14 1.97

Plutão 0.0022 39.49 1 5 E-5

Haumea 0.0007 43.22 0 2 ?

Makemake <0.0074 45.72 0 1 ?

Eris 0.0028 67.78 0 1 ?

Nota: o satélite de Saturno Titan tem pressão atmosférica 1.45 x maior do que a da Terra.

Enceladus, Tritão, Europa, Callisto, Ganymede e Rhea tem atmosfera ou traços.

A Lua cria uma atmosfera muito tênue, E-12 (de dia) a E-15 (de noite).

3. Anéis no Sistema Solar

Saturno, Júpiter, Urano e Netuno possuem anéis. O satélite Rhea de Saturno parece ter anéis. Os asteróides Centauros Chariklo e Chiron também tem anéis.

Os anéis brilhantes de Saturno (A e B) foram descobertos por Galileo e descritos como orelhas. Observadores no mesmo século com mais resolução e qualidade óptica viram os anéis. Os anéis C e D foram vistos em séculos posteriores.

Saturno tem 38 anéis e fendas principais, que se separam em milhares de pequenos anéis. 16 satélites interagem com anéis, alguns gerando-os da poeira e gelo, ou absorvendo o material.

• Fig. 20: Anéis brilhantes A e B, além de C e D mais internos e fracos. Sonda Cassini.

• Fig. 21: Lua Pan de Saturno e seu anel de densidade variável ocupa o centro da fenda de Encke no Anel A. Sonda Cassini.

• Fig. 22: Lua Daphnis na fenda Keeler de Saturno e suas pertubaçõesverticais e sombras no Anel A. Sonda Cassini.

• Fig. 23: O anel Anthe é um setor de anel de poeira. A pequena lua rochosa Anthe é bombardeada por micrometeoritos liberando poeira. Porém não consegue manter alimentado todo o anel. Também absorve poeira. Sonda Cassini em Saturno.

• Fig. 24: A lua Prometheus pastoreia o anel F, conservando sua massa, mas causando fortes perturbações. Pandora (dir.) tem órbita mais interna. Cassiniem Saturno.

• Fig. 25: Anéis de Saturno em imagem tomada contra o Sol pela sonda Cassini em 2013. O anel E é gerado pela lua Enceladus (anel mais externo) e consiste de cristais de gelo que se espalham desde Mimas atá Rhea. O anel de poeira G é interno ao E ,e é fino.

• Fig. 26: O anel Phoebe de Saturno é o maior do sistema solar. O diâmetro é20x maior do que o raio de Saturno. É tênue e foi descoberto no infravermelhopelo telescópio espacial Spitzer. É feito de poeira e alimenta a face externa dosatélite Japetus. (esq.). A lua Phoebe e sua posição no anel é mostrada.

• Fig. 27: O anel E de Saturno, gerado por vulcões de água localizados no satélite Enceladus. Sonda Cassini.

Mini-luas: Descobertas entre 2004 e 2008, são luas de núcleo muito pequenas (40 a 400m) e juntam material. Capturam poeira em um halo ou uma hélice, parecebndo satélites maiores.

• Fig. 28 Minilua Bleriot no Anel A, a única seguida por vários anos pela sonda Cassinidescoberta em 2006. Em 2008 havia 150 mini-luas descobertas. A mini-lua temalgumas centenas de metros. O que vemos é uma perturbação muito maior do que onúcleo, com poeira e gelo em forma de hélice no anel.

• Anéis de Urano: pelo menos 18 anéis dentro de 98000km. Urano foi descoberto em 1786 por W. Herschel e ele relatou a possibilidade de um anel. Ele fez testes ópticos e documentou a orientação

dos anéis.

Hoje concorda-se com tal descoberta, seria o anel brilhante épsilon, mas não oficialmente pois

Herschel não afirmou a descoberta.

15 satélites de Urano parecem interagir com os anéis.

Os anéis são feitos principalmente de pedregulhos, e teriam origem em prévias luas chocando-se.

Várias luas internas são hoje tão próximas que gerarão certamente colisões e novos anéis.

• Fig. 29: Os anéis externos de Urano U1 e U2 foram descobertos com o HST em 2005.Vemos na parte interna, usando máscara, o anel épsilon, o mais brilhante. Todos são depoeira e pedregulhos, exceto Epsilon que possui também uma fração de gelo de água.

• Anéis de Júpiter: 5 anéis de poeira, bastante débeis. 4 deles estão dentro de 177400 km e interagem com os satélites Metis, Adrastea, Amalthea e Thebe, os quais os alimentam

por poeira gerada por choque de micro meteoritos.

• Júpiter possui ainda um possível anel na distância do satélite Himalia a 14.4 milhões

de km do centro do planeta, visto pela sonda Cassini no seu caminho para Saturno.

• Fig. 30: Desenho esquemático dos 4 anéis principais de Júpiter (NASA/JPL/Cornell Univ.). São de poeira, exceto o anel Main que possui uma fração de gelo de água. Os satélites são bombardeados por meteoritos, alimentam os anéis por poeira, e também absorvem material.

• Anéis de Netuno: são muito débeis e consistem principalmente de poeira. Há 7 anéis

dentro de 63000 km. Os satélites Naiad, Thalassa, Despina e Galatea orbitam na região

dos anéis e vários interagem com os anéis.

Nos anos 80 o anel externo Adams tinha 4 arcos brilhantes: Fraternité, Égalite 1 , Liberté

Courage. Há alguns anos Egalité se partiu em 2.

• Fig. 31: Anéis Adams e Leverrier de Netuno imageados pela Voyager 2 em 1989. Notar as sobredensidades no Anel Adams.

Os prováveis anéis do satélite Rhea de Saturno foram obtidos pelo detector de elétrons da sonda Cassini. Rhea apresentou quedas simétricas de contagens, como fariam anéis em ocultações. Como teste a lua vizinha Thetis não apresentou tais quedas. Os anéis de Rhea seriam poeira absorvendo elétrons.

Anéis de Chariklo: uma equipe internacional liderada por brasileiros descobriu anéis no asteróide Centauro Chariklo durante uma ocultação de estrela em 2013. Os anéis foram chamados de Oiapoque e Chuí. O diâmetro de Chariklo é 254 km. Os anéis são próximos um ao outro e tem 600 km de diâmetro.

• Fig. 32 Representação artística (ESO) do asteroide Centauro Chariklo (254 Km) e seus anéis de 600 km de diâmetro. Em 2015 foram anunciados 2 anéis no asteróide Centauro Chiron, o qual tem 220 km de diâmetro e anéis com 324 km de diâmetro.

Nota: a observação tem trazido novos conceitos, processos físicos e químicos antes não pensados.

Até os anos 1990, a única maneira de criar anéis era a de Edouard Roche, por desmanche de satélites por efeitos de maré, no fim do século 19.

Hoje observamos a criação e destruição de anéis por e.g. colisões, bombardeio de micro meteoritos e por crio vulcões produzindo gelo.

Vemos também a absorção e emissão destes materiais.

4. Satélites

Hoje o sistema solar tem 432 luas detectadas. 181 são de Planetas e Planetas anões. O número de luas de asteróides são 259 e superam em 40% as luas de planetas.

4.1 Satélites de Planetas e Planetas Anões

Os planetas tem 172 luas, e os planetas anões tem 9 (Tabela 1), com a lua descoberta em2015 em Makemake. A maior lua de planetas é Ganymedes de Júpiter, seguida deTitan de Saturno. A maior lua de planeta anão é Caronte de Plutão.

Formação:

(1) Os grandes satélites de Júpiter, Saturno e Urano parecem ter sido formados em discosde acreção junto aos respectivos planetas.

(2) Titan recentemente foi apontado como exceção pela sua densa atmosfera dominadapor nitrogênio molecular e núcleo rochoso. Titan teria sido capturado por Saturno comoum Centauro, vindo do Cinturão de Kuiper.

(3) A Lua, Tritão de Netuno e provavelmente Caronte de Plutão teriam sido gerados em umchoque de um corpo com ~1/10 da massa do planeta, capturados, desmanchados emum anel, e reconstituídos como satélites.

(4) Um grande número de satélites pequenos foram capturados especialmente nos halosdos grandes planetas (também alguns internamente) em órbitas retrógradas ou menosfrequentemente diretas. Algumas capturas geraram vários satélites (grupos) porchoque com asteróides de massa comparável.

• Fig. 33: Phobos lua de Marte parece ser feita de poeira e pedregulhos não coesos, mantidos juntos pela gravidade. Está em distância crítica de Marte e pode ser destruído e transformado em anel por efeitos de marés. NASA/JPL.

• Fig. 34: Satélite interno Atlas de Saturno absorve poeira do anel e cria bojo ao seu redor. Sonda Cassini.

• Fig. 35: Satélite Io de Júpiter: possui mais de 400 vulcões, muitos em atividade. O pequeno tamanho indicaria que seu interior seria frio e inativo. Porém, fortes efeitos de maré de Júpiter geram calor interno. Para tanto a órbita necessita ser mantida elíptica, o que é feito por alinhamentos sucessivos com oas luas vizinhas Europa e Ganimedes. NASA/Galileo.

• Fig. 36: Europa, lua de Júpiter, possui crosta de gelo de água e possível oceano interno. Poderia ser um local com vida. NASA/Galileo.

• Fig. 37: Enceladus: efeitos de maré semelhantes aos que Io sofre, produzem calor interno e atividade de vulcões e água. Cria um anel em Saturno de cristais de gelo. Cassini.

• Fig. 38: Superfície de Titan. O solo é feito de gelo de água, inclusive pedras de gelo, e toda uma ´´hidrologia´´ de metano: lagos, mares, rios , deltas, riachos, nuvens, chuvas e neblinas. Sonda Huygens/Cassini.

• Fig. 39: Japetus, lua de Saturno. Tem uma cadeia equatorial continua de montanhas, uma face coberta por poeira e outra por gelo. Phoebe e seu anel de poeira alimentam uma face, e a outra face é por bombardeio de micrometeoritos no gelo de Hyperion.

• Fig. 40: Hyperion. Lua de Saturno dominada por gelo de água, crateradaprofundamente. É muito pouco densa, pelos vazios craterados. Sonda Cassini.

• Fig. 41: Miranda é uma lua de Urano que parece ter sofrido fortes efeitos de maré no passado. Notar o rico relevo de gelos. Voyager 2 em 1986.

• Fig. 42: O satélite Tritão de Netuno tem órbita retrógrada (contrária às rotaçõesdominantes no sistema solar). É uma das maiores luas hoje no sistema solar, eteria sido capturado com origem no centurão de Kuiper. Foi predito com asimagens da Voyager 2 que seria semelhante a Plutão. A New Horizons basicamentemostrou isso em 2015. Tanto Plutão como Tritão tem atividade na superfície.

• Fig. 43: Caronte, grande lua de Plutão descoberta em 1978, com rico relevo e coberta principalmente de gelo de água. Sonda New Horizons.

• Fig. 44: Nix, lua de gelo de água de Plutão descoberta em 2005. Nix e outras 3 luas similares foram descobertas com o HST, e vistas em 2014 pela NewHorizons.

• Fig.45: Makemake e sua lua de 175 km descoberta em abril de 2015 com o HST. Mais observações darão a órbita, e a massa precisa poderá ser determinada com a 3ra Lei de Kepler.

Origem do planeta anão Haumea, suas luas e asteróides associados

Haumea tem 2 luas, Hi íaka e Namaka com 300 e 170 km de diâmetro, respectivamente. Haumea tem também 6 asteróides com órbitas similares.Uma colisão há menos de 1 bilhão de anos explica que Haumea seja um elipsóide de 3 eixos diferentes, e tenha luas e asteróides associados.

4.2 Luas de Asteróides

Em 1993 a sonda Galileo imageou o asteróide Ida de 53 km de eixo maior , descobrindo seu satélite Dactyl de 1 km de diâmetro. Desde então telescópios terrestres tem buscado satélites de asteróides por imageamento direto , variações de luz e outras técnicas.

• Fig. 46: O asteróide Ida e sua lua Dactyl (zoom). NASA/Galileo.

Em 2011 já tínhamos 205 luas e em 2014chegamos a 259 luas de asteróides,demonstrando como são usuais. Luas foramdescobertas em todas as classes de asteróides:Cinturões de Kuiper e Principal, Centauros, NearEarth Objects (NEOs), e Troianos de Júpiter.

Algumas luas são imensas, como Vanth deOrcus e Ilmare de Varda, com quase 400 km dediâmetro, e outras como luas de alguns NEOstem 50 a 100m de diâmetro. 10% a 20% dosgrandes asteróides de Kuiper possuem luas.

5.AsteróidesSão corpos menores no sistema solar, distribuídos em diferentes

classes por suas órbitas. Podem ser dominados por rocha e gelo na parte externa (Kuiper e Centauros), ou por rochas na parte interna. Em 2016 já há 500000 asteroides catalogados, a maioria tem órbitas calculadas, e com parâmetros e observações armazenados no MinorPlanet Center no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), EUA. Há várias Instituições que observam com telescópios de grande e pequeno campo, buscando por novos asteróides e cometas, e melhorando as órbitas já calculadas. Calculam também órbitas de cometas e satélites .

• The Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) team• The Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT) team• Spacewatch• The Lowell Observatory Near-Earth-Object Search (LONEOS) team• The Catalina Sky Survey (CSS)• The Campo Imperatore Near-Earth Object Survey (CINEOS) team• The Japanese Spaceguard Association• The Asiago-DLR Asteroid Survey (ADAS)

• Asteróides desconectados dos sistema solar interior: uns poucos asteróides são extremamente distantes, estando com o seu periélio e afélio além do cinturão de Kuiper. Um exemplo é Sedna, o maior da classe, com periélio de 76.1 UA e afélio 936 UA. Seu período é de 11400 anos, e o diâmetro 995 km. É forte candidato a planeta anão.

• Asteróides de Kuiper: São asteróides no cinturão de Kuiper. Em 2016 mais de 2000 já foram descobertos. Os maiores tem da ordem de 1500 km de diâmetro. Há 250 plutinos com órbitas em ressonância 3:2 com Netuno, como Plutão. Os cubewanossão os mais numerosos e são a parte mais densa do cinturão. Os de disco espalhado são os asteróides mais externos e raros, e é em geral uma fase entre Kuiper e Centauro. Entre os grandes asteróides de Kuiper 10 a 20% tem luas. Há 100-150 asteroides de Kuiper que esperam dados mais precisos, e podem ser planetas anões no futuro com diâmetro maior do que 500 km. A massa total do cinturão de Kuiper é da ordem da de Urano, ou 15 massas terrestres.

• Fig. 47: Desenho artístico do asteróide de Kuiper plutino Orcus com 900 km de diâmetro, e sua lua Vanth, comparados com o México e Sul dos EUA. É um dos maiores asteróides e deve ser classificado no futuro como planeta anão. Google Earth. Em 2016 há 259 luas de asteróides, mais do que de planetas e planetas anões com 182.

• Centauros: são asteróides entre Júpiter e Netuno, que parecem ter tido a órbita decaída desde o disco espalhado de Kuiper. Há hoje mais de 300 centauros. Chariklo tem 2 anéis e um diâmetro de 248 km. Chiron também parece ter anéis e tem 233 km de diâmetro. Chiron e outros Centauros desenvolvem comas assim como cometas, especialmente no periélio. Os Centauros são frequentementeperturbados por planetas jovianos, podendo ser expulsos do sistema solar, ou mandados para órbitas internas.

• Damocloides: são asteroides de órbitas muito excêntricas e períodos como o do cometa de Halley. Alguns são retrógrados como o cometa de Halley. Parecem ser cometas da família de Halley que perderam os voláteis nos inúmeros periélios, não desenvolvendo caudas nem comas. Há hoje 96 Damoclóides. observados. Exemplo são Damocles e Dioretsa. A classe é tão complexa que ´´Dioretsa´´ é o inverso de ´´asteróid´´.

• Troianos de Júpiter e outros planetas: Os Troianos são asteróides que se acumulam nos pontos de Lagrange L4 e L5. Estas bacias de potencial ocorrem pela superposição dos potenciais gravitacionais solar e do planeta. Júpiter tem 7000 Troianos a 60 graus adiante e atrás na órbita. Marte tem 7 Troianos, Netuno 9, a Terra 1 em L4, e Urano tem 1. Venus tem um Troiano temporário, enquanto Vesta e Ceres tem vários.

• Asteroides do Cinturão Principal: os asteróides do cinturão Principal estão entre Marte e Júpíter. São relativamente próximos da Terra e mais fáceis de estudar do que os asteróides distantes. São rochosos, em 3 classes principais: rochosos, metálicos e carbonáceos. Há várias subclasses. Vesta é rochoso e Pallas é carbonáceo. São os maiores com 500 km de diâmetro. Hygiea, o 3ro, é irregular com eixos entre 500 e 300 km e é carbonáceo. No ano 2000 já havia 100000 asteroides do cinturão com órbitas calculadas. Há 200 maiores do que 100 km. A massa total no cinturão Principal é só 4% da massa da Lua. Os 4 grandes asteróides são 2% da massa da Lua. Boa parte do cinturão primitivo foi expulsa por Júpiter, e ressonâncias tem moldado a distribuição radial do cinturão. As fendas de Kirkwood são ressonâncias atuais com Júpiter. Os asteróides e meteoritos tem bolhas de gases e água aprisionados no início do sistema solar e hoje contam a evolução inicial.

• Fig. 48: Ainda hoje ocorrem colisões entre asteróides no cinturão de Principal. Houve 3 casos nos anos 2000. Produzem caudas de poeira semelhantes superficialmente às de cometas. Porém são pura poeira e pedregulhos. Elas alimentam em poeira o plano do Sistema Solar. P2013/5 apresentou multicaudas de poeira. HST.

• Famílias e grupos de asteróides: muitos asteróides partilham parâmetros orbitais semelhantes como semi eixo maior, excentricidade e inclinação. Em gráficos destas quantidades podemos agrupá-los. Grupos são só dinâmicos, enquanto famílias envolvem também propriedades de superfície como albedo e classe. Flora com 600 membros é a maior família do cinturão Principal. Outras grandes são Eunoma, Korona, Eos, e Themis(um asteroide principal nomeia a família).

• Near Earth Asteroids: Os NEA parecem vir em boa parte do cinturão Principal,estabelecendo-se em órbitas mais internas estima-se que 90% dos NEA já foram observados para tamanhos maiores que 1 km. Os NEAS são hoje 10000 asteroides. Há um grande interesse em montar um sistema de observação e defesa da Terra para corpos maiores que 20m. Os principais grupos de NEAS são:

• Amores: são NEAS desde a órbita de Marte até mais internos, mas para fora da órbita da Terra. O primeiro descoberto foi Amor e o mais conhecido é Eros (1ro asteróide onde uma sonda pousou). A maioria cruza a órbita de Marte, e as 2 luas Phobos e Deimos podem ter sido capturadas entre os Amores.

• Apollos: são NEAs com órbitas externas e próximas às da Terra. Passam ligeiramente externas à Terra e muitas vezes ficam muito próximos ao nosso planeta podendo colidir. O primeiro NEA descoberto foi Apollo, e o maior é Sysyphus com 10 km.

• Fig. 49: Asteróide NEA da classe Apollo chamado Itokawa com dimensões 535m x 294m x 209m. A sonda japonesa Hayabusa imageou e ´´aterrisou´´ no cometa em 2005. Crédito JAXA Hayabusa.

• Atens: são os NEA mais perigosos, Aten foi o primeiro descoberto em 1976. Há 100 Atensconsiderados potencialmente perigosos. Tem semieixo maior menor do que 1 UA. O afélio deve ser maior do que 0.983 UA. Os Atenspodem ser muito excêntricos, logo podem ir longe da órbita da Terra. São 6% dos NEAs.

• Apoheles : são 16 NEAS sempre interiores à órbita da Terra.

6. CometasCometas são corpos menores do sistema solar com

um núcleo de gelo de água,poeira e rochas. Ao aproximar-se do Sol geram a coma, e as caudas de íons e poeira. Os tipos de órbitas determinam a sua origem em classes. No fim de 2014 havia 5253 cometas catalogados, sendo mais da metade descobertos com o telescópio Solar SOHO. O número de cometas detectados é 100x menor do que o de asteróides.

Classes de Cometas: (i) Oort: estes cometas da Nuvem de Oort provém de

partee muito externas do sistema solar, às vezes interestelar. A órbita é hiperbólica, entram uma vez no sistema solar e saem da mesma forma, se não forem perturbados pelos grandes planetas.

• Fig. 50: Cometa McNaught foi o último cometa brilhante visto a olho nu em Porto Alegre, em Janeiro de 2007. No crepúsculo a coma estava próximo do horizonte e a cauda era vista a 60 graus de altura angular. Perto do periélio em 7 de janeiro de 2007 foi visível em pleno dia. Imagem em Paranal, Chile. Crédito: ESO/Sebastian Deiries http://www.eso.org/public/images/mc_naught34/

(ii) Cometas Centauros: são asteróides com origem no cinturão de Kuiper (compostos principalmente por gelo de água e rocha) cujas órbitas decaíram para entre os 4 planetas massivos. Alguns como Chiron desenvolveram caudas como cometas. Parecem geram os cometas de curto período.

(iii) Longo Período: cometadas com órbitas excêntricas, as vezes quase parabólicas com períodos de 200 a milhares de anos. Muitos são cometas de Oort que já passaram uma vez na parte interna do sistema solar e foram perturbados pelos grandes planetas, adquirindo as presentes orbitas ligadas ao sistema solar.

(iv)Curto Período: cometas principalmente originados de Centauros jogados pelos grandes planetas na parte interna do sistema solar. Períodos menores do que 200 anos. Inclui o Cometa de Halley que tem periélio a cada 76 anos e vai além de Netuno. A grande maioria, porém está entre Venus e Júpiter com períodos entre 3 e 10 anos. A população se renova numa escala de 10000 anos. Estes cometas são desgaseificados, e tornam-se ´´asteroides´´ pela falta de gelo e gás. Muitos Near Earth Asteroids foram cometas no passado. Órbitas elípticas e quase circulares são comuns.

• Fig. 51: Em torno de 10 missões de sondas imagearam de muito próximo o núcleo de cometas. Metade delas detectaram dois lóbulos unidos, o que sugere que colisões suaves eram comuns nos cinturões. No Cometa de curto período 67/P Churyumov –Gerasimenko pousou a sonda exploratória Philae vindo da sonda mãe Rosetta. Paredes de gelo no cometa impediram que o laboratório na Philaefosse alimentado pelos painéis solares. Philae apenas teve tempo para analisar o Deutério no gelo, e detectar algumas moléculas como Acetona. Rosetta/ESA.

(v) Arranha-Sol: tem periélio muito próximo do Sol, e se vaporizam na passagem, exceto se forem massivo. Os arranha sol massivos sobrevivem ao periélio, produzindo alguns dos cometas mais espetaculares, a cada 50-100 anos, como descoberto por Heinrich Kreutz. O último brilhante visto no hemisfério sul foi o cometa Lovejoy em 2011. Os pouco massivos da família de Kreutz, semanalmente são vistos em telescópios solares com coronógrafo como o SOHO, STEREO A e B. Mais da metade (3000) dos cometas conhecidos foram detectados com o telescópio SOHO. passagens

6.1 Origem da Água na Terra

Uma parte considerável da água na Terra seria originária em vulcanismo, de rochas com minerais hidratados. Foi pensado nas últimas décadas que cometas teriam trazido grande parte da água, pela sua composição com muito gelo, por quedas no planetas. Porém a razão D/H (deutério/hidrogênio) em 4 cometas bem medidos, Halley, Hyakutake, Hale-Bopp e principalmente 67P/Churyumov-Gerasimenko, é 2x a dos nossos oceanos. Os meteoritos condritos tem a mesma razão D/H do que nos oceanos terrestres, sugerindo que a destruição de asteróides em choques na Terra teria gerado nossa água. Com os bombardeios de asteróides de 3.8 a 4.1 bilhão de anos , boa parte da água já estaria presente na evolução inicial do planetas.

7. Estrutura Interna de Planetas, Planetas Anões e SatélitesNovas luas descobertas e passagens de sondas produzem massas precisas pela 3ra Lei de Kepler. Tamanhos de objetos são melhorados com imageamento de sondas. O errono diâmetro de Plutão obtido pela New Horizons é devido a variações do relevo em vez de outras fontes de incertezas. Estes dados e inferências sobre a composição química geram a estrutura interna do objeto, por meio do equilíbrio hidrostático.

A Terra possui um núcleo de Fe/Ni sólido no centro e líquido ao redor. O Manto é líquido e crosta com placas tectônicas é sólida.

Venus possui um núcleo provavelmente em parte líquido, um manto já sólido, esfriado pelas colisões com antigos vizinhos que levaram seu eixo de rotação a inverter-se. A crosta é sólida sem placas tectônicas.

Mercúrio possui dominantemente um núcleo metálico, e manto e crosta sólidos.Marte tem um núcleo metálico, e manto e crostas sólidos.Júpiter e Saturno tem atmosfera extensa, uma camada espessa de gelos , e uma camada

de hidrogênio metálico. Parece haver um núcleo rochoso.Urano e Netuno tem atmosfera densa e extensa, uma camada de gelos de água, amônia e

metano. O núcleo parece ser rochoso e de Ni/Fe.Superterras: não há exemplo no sistema solar. São de 2 a 7 massas terrestres, devem

possuir núcleos metálicos. As crostas são líquidas de lava, não adequadas para a vida.Plutão tem uma atmosfera transiente como um cometa, crosta de gelo de água e outros,

uma camada de nitrogênio congelado sobre um manto de gelo de água, e um grande núcleo rochoso.

Ceres tem núcleo rochoso, manto de gelo de água e crosta de poeira e gelo craterada.Ganimedes, Europa, Io e a Lua tem núcleos metálicosO núcleo de Calisto é dominante, rochoso e de gelo. O núcleo de Titan é rochoso.

8.Campos Magnéticos

Campos magnéticos nos planetas surgem de cargas móveis, pela rotação ou outros movimentos. Surgem em regiões como a camada de H metálico em Júpiter e Saturno ou em mantos de lava de planetas terrestres. Também de núcleos metálicos líquidos.

Terra: campo em dipolo global a 11 graus do eixo de rotação.Venus: não tem campo magnético interno. O campo surge da interação entre o plasma

solar e a alta atmosfera densa.Mercúrio: eixo de rotação global alinhado com a rotação. Muito fraco em relação ao

terrestre.Marte: dipolos locais através do planeta. O manto esfriou e anulou o campo global.Júpiter : campo em dipolo global a 10 graus do eixo de rotação. Mais forte que o campo

terrestre.Saturno: campo global alinhado com o eixo de rotação. Intensidade semelhante à da

Terra.Urano: dipolo a 59 graus do eixo de rotação. Perturbação originada certamente da

absorção de grandes corpos do cinturão de Kuiper no início do sistema solar. Tais colisões deitaram o eixo de rotação.

Netuno: dipolo a 47 graus do eixo de rotação. Da mesma forma que Tritão foi capturado desde on cinturão de Kuiper, Netuno deve ter absorvido 1 ou mais asteróides grandes primitivos.

Ganimedes: única lua no sistema solar com campo magnético. Campo global.Io: o material expelido por vulcões de Io produz um toro magnético na magnetosfera de

Júpiter.

9. InterioresOs satélites e sondas permitem calcular as massas dos planetas com a 3ra lei de Kepler. Volumes podem ser obtidos por imagens diretas, entre outros métodos. Com suposições sobre a composição química podemos estimar a estrutura interna do planeta ou satélite pelo equilíbrio hidrostático. Os planetas mais massivos Júpiter e Saturno parecem ter núcleos rochosos. Netuno e Urano resultam ter núcleos rochosos metálicos. Todos os planetas terrestres tem núcleos metálicos, assim como a Lua, Io, Europa e Ganimedes. Calisto e Titan tem núcleos rochosos, assim como os planetas anões Ceres e Plutão. O asteróide Vesta do cinturão Principal foi orbitados por vários meses pela sonda Dawn, e seu núcleo resultou metálico. Vesta oi certamente um planetesimal que não cresceu, e tampouco atingiu a esfericidade pela baixa massa.

• Fig. 52 Planeta Anão Ceres e seu núcleo rochoso. NASA/JPL-

Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

• Fig. 53 Lua de Júpiter Europa e seu núcleo metálico. A incerteza nos cálculos da estrutura mostram ou um manto de gelo de água, ou um oceano interno de água líquida. Latitude0116 at English Wikipedia

• Fig. 54 O asteróide Vesta com seu núcleo metálico e manto rochoso, e crosta também rochosa NASA/JPL-Caltech