Sistema solar: da era Apollo

às descobertas recentes

Jorge Ricardo Ducati

Departamento de Astronomia

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Astronomia: a Missão

Pode-se falar em uma Missão para a Astronomia?

A História da Astronomia: ganho constante na

percepção do Mundo, do Cosmos, do Universo:

Astronomia, História de Perguntas e Respostas desde tempos imemoriais:

Onde estamos (como o Mundo é organizado)

>>> Copérnico, Kepler, Galileu

Como o Mundo funciona (as Leis da Física)

>>> Newton

De onde veio o Mundo (como o Mundo foi feito)

>>> Laplace, Kant, século XX

A História Humana é a história da expansão de

horizontes, com a essencial participação de

conhecimentos astronômicos:

>>> Navegações: Astronomia Náutica

>>> Conquista dos pólos: Orientação astronômica

>>> a Expansão continuada, Outros Mundos: a Astronaútica

A conquista da Lua no Século XX é mera consequência

do advento da capacidade (técnica, econômica) que

permite prosseguir na expansão histórica de horizontes

Independentemente de quaisquer considerações

políticas, havendo tal capacidade, a expansão

acontece, e continua: alguém vai fazer!!!

A Lua é apenas o início!!!

Qual o desafio de ir à Lua?

A Gravitação e a Distância, o problema real:

O sistema Terra-Lua, proporções reais

Terra - Lua: órbita de mínima energia, viagem de ida de 4,5 dias; volta, idem

O conhecimento do Universo, como fronteira humana, começa pelo conhecimento da vizinhança imediata, o Sistema Solar: é mais perto, e mais parecido com a Terra

Como são os planetas? Como é a Terra?

Planeta Terra: Caracterização

O que caracteriza a Terra?

Alguns tipos de planetas:

Terra

Atmosfera

Água líquida

Temperatura característica: ~ 20° C

Planeta tipo “terrestre”

Marte

Atmosfera tênue (1% da terrestre)

Sem líquidos

Superfície medianamente craterizada

Planeta tipo

“terrestre”

Mais frio que a Terra: ~ -50° C

Venus

Atmosfera espessa (100X a terrestre)

Coberto de nuvens

Muita atividade atmosférica

Planeta tipo “terrestre”

Mais quente que a Terra: ~ 400 ° C

Jupiter

Planeta tipo

“gasoso”

Formado em maioria por gases

Frio (-100° C, a 1atm)

Massa muito grande

Saturno

Urano

Netuno

Também planetas gasosos

O que diferencia a Terra?

Algumas peculiaridades:

1. Atmosfera

2. A relação (massa de sólidos)/(massa de gases) é alta: planeta de tipo “terrestre”

3. Líquidos na superfície

4. Temperatura por volta de 20 C (aprox. 300 K)

5. Gravidade superficial de aprox. 9,8 m/s2 (1 g)

São planetas profundamente diferentes. Então...

Ainda sobre a atmosfera terrestre:

Composição: Nitrogênio, 79%; Oxigênio, 21%

Outros gases (CO2, CH4, He, NOx,...)

Primeiro fato: A atmosfera terrestre contém um gás com grande atividade: o oxigênio, constantemente reciclado pela atividade biológica

Segundo fato: a interação Sol/Terra modula as condições atmosféricas terrestres (energização da atmosfera, interação atmosfera/solo/oceano)

A estrela Sol tem emissão de luz característica; o que chega à superfície foi filtrado pela atmosfera

O equilíbrio energético (equilíbrio radioativo) entre o Sol e a Terra é o fator dominante para a temperatura da Terra, influenciada também pelo efeito estufa

Terceiro fato: a atmosfera, além de permitir a vida, também protege a Terra

Exemplos de outros planetas e satélites:

Mercúrio

Lua

Ganimede (Jupiter)Marte

Lua: crateras

Sem atmosfera, as crateras permanecem inalteradas

O “nascer” da Terra?

Cratera do Meteoro – Arizona, EUA

Por que alguns planetas têm a superfície coberta por crateras, e outros não?

A atmosfera possibilita a ação do intemperismo, o desgaste das superfícies expostas à chuva, vento, além da ação biológica.

a atmosfera age não só como interface entre a superfície (mares e terras) e o espaço, mas também como escudo contra impactos de meteoritos.

Meteoróides → meteoros (estrelas cadentes) → meteoritos

A atmosfera também é local de fenômenos eletromagnéticos devidos à interação Sol-Terra: o vento solar interage com nossa atmosfera, gerando as auroras polares

Aurora boreal – Terra; mas também em outros planetas:

Auroras em Jupiter

Alguns aspectos sobre o sistema Terra-Lua:

1. Acoplamento rotacional: o período da órbita da Lua é igual ao período de sua rotação.

Consequência: a Lua tem sempre o mesmo hemisfério voltado para a Terra (como demonstrar ?)

2. A relativa proximidade entre a Terra e a Lua (comparada com a distância Terra-Sol) faz com que as marés na Terra sejam basicamente devidas à Lua

3. O par Terra-Lua é único no Sistema Solar interno

(há um par similar mais externamente: Plutão-Caronte)

A proximidade da Lua (400.000 km) faz com que sua influência sobre as marés seja maior do que a influência do Sol, que está bem mais distante (150 milhões de km)

É fato que...

Mas há muitas outras influências da Lua sobre eventos na Terra que pertencem ao domínio da superstição!

- Crescimento de plantas;

- Crescimento de cabelos;

- Nascimento de bebês

- Surtos de loucura

Novidades no Sistema Solar

2005: Nave Cassini chega ao sistema de Saturno

Exploração do sistema de Saturno pelo orbitador Cassini e pela sonda Huygens

A exploração do sistema de Saturno (e também do sistema de Júpiter!) revela uma inesperada diversidade!

Exploração de Titan, satélite de Saturno

Atmosfera: Pressão ~ 1,5 atm

Composição: nitrogênio; nuvens de metano e etano; névoa

Maior que a Lua

Frio: -170 ° → Líquidos na superfície (hidrocarbonetos: etano)

Imagens na superfície: semelhança a rios, lagos

Superfície: rochas (gelo?), neblina

Lagos em Titan: etano líquido

Mosaico de imagens formando uma faixa sobre o satélite; escala de centenas de quilômetros

Vulcões, I: Jatos de gelo em Encelado (Saturno); lago interno?

Encelado (Saturno): superfície congelada, com fendas; crateras

Vulcões, II: Io (Jupiter): superfície em mutação constante

2006: O que houve com Plutão?

Com o astro, nada...

mudança na categorização (como nós o classificamos)

Nova categoria de astros no Sistema Solar: os planetas anões

O sistema de Plutão: Caronte, Nix, Hydra (2005),...

Imagem de Plutão, primeiro objeto transneptuniano; à espera das imagens da New Horizons (2015). Recentemente, muitos outros vêm sendo descobertos...

O planeta que atualmente recebe mais atenções: Marte

Marte: dia de 24 horas, ano de 687 dias com estações como as da Terra.

Atmosfera, nuvens,...

Janeiro 2009:

Metano!

Novos resultados da Phoenix (2008): água!

ESA Mars Express 2005

Por que? No passado remoto (1 bilhão de anos?), Marte teria sido ainda mais semelhante à Terra.

O que houve?

Como Marte evoluiu?

“Se queres conhecer a Terra, estuda Marte”

Por que explorar Marte?

1. Conhecimento astronômico

2. Futura colonização

3. Para melhor conhecer a Terra √

No entanto, voltamos à Lua...

Após 40 anos, prepara-se a volta humana à Lua. Por que?

Pólo Sul: conquista em 1911 (expedição de Amundsen)

Retorno somente em 1956 (45 anos depois!!!), estabelecimento de base permanente

Base na Lua: Teste de tecnologias, preparação para maiores viagens.

Fim!

Páginas Internet importantes:

http://www.boston.com/bigpicture/2008/06/martian_skies.html

http://www.google.com/mars

Superfície dinâmica: Avalanches próximas à calota polar Norte marciana (2008)