Dois planetas esquecidos do sistema solar serão em breve estudados

Cientistas europeus e americanos propõem enviar espaçonaves aos planetas mais distantes do sistema solar – Urano e Netuno. Eles são os menos estudados e ainda guardam muitos segredos. Um dos mais intrigantes é por que esses gigantes do gelo são como a maioria dos exoplanetas em outros sistemas estelares.

Mundos Esquecidos

Em 1986, a Voyager 2 passou próxima a Urano e três anos depois a Netuno. Voando além dos planetas e seus satélites, o aparelho americano tirou fotografias, mediu os parâmetros da magnetosfera e dos cinturões de radiação, a atmosfera, o brilho do planeta e o campo gravitacional. A partir de então ele foi para as fronteiras do sistema solar.

A Voyager 2 foi o único veículo a explorar ambos os planetas. As informações recebidas são muito valiosas, mas foram coletadas usando tecnologias há mais de meio século e precisam ser revisadas. Para comparação: Marte foi estudado por muitos veículos em órbita, sondas e rovers. Duas dúzias de módulos de pouso e satélites foram enviados para a inóspita Vênus. Desde 2004, a estação Cassini operava na órbita de Saturno e Júpiter. No final do ano passado, a sonda BepiColombo viajou para o escaldante Mercúrio.

As missões especiais nunca foram enviadas para Urano e Netuno. Os cientistas acreditam que esses planetas são imerecidamente ignorados e oferecem um plano detalhado para o seu estudo. O documento publicado pode ser visualizado no site Arxiv.org.

© Ilustração de RIA Novosti Tarefas para a missão espacial ESA e NASA para Urano e Plutão. A data de lançamento realista mais próxima é no início dos anos 2030.

O coração quente do gigante de gelo

Urano e Netuno são 20 e 30 vezes respectivamente mais distantes do Sol do que da Terra. Estes são mundos de gelo onde reina o frio eterno. As regiões polares ficam mergulhadas na escuridão por décadas.

O tamanho dos planeta são muito próximo: o raio médio de Urano é 25,3 mil quilômetros, a massa é 14,5 da Terra, Netuno é 24,6 e 17,1. Eles podem ser considerados gêmeos, como a Terra e Vênus. Eles provavelmente nasceram simultaneamente em um lugar da nuvem protoplanetária e por algum tempo se desenvolveram juntos, mas então seus caminhos divergiram.

Ambos os planetas estão envoltos em uma atmosfera de hidrogênio-hélio com notáveis zonas latitudinais e tempestades e vórtices em movimento. Urano tem uma atmosfera bastante calma, o que indica um fluxo insignificante de calor interno. A atividade do vento e as nuvens foram notadas há relativamente pouco tempo. Uma mistura de metano dá ao planeta uma cor azul pálida.

Pelo contrário, Netuno está envolto em uma concha de gás, onde raios de trovão e raios, ventos poderosos instantaneamente se formam. Isso significa que o planeta tem uma fonte interna de calor e mais poderosa que a externa do Sol.

Ambos os corpos celestes têm magnetosferas muito incomuns. Em Urano, o campo magnético é torcido de forma helicoidal e não coincide com o eixo de rotação do planeta, portanto é chamado de rotor inclinado. As suas poderosas emissões de rádio, conseguem alcançar a Terra.

© Leigh Fletcher / Universidade de Leicester: Sistemas Gigantes de Gelo: Potencial Científico de Missões para Urano e Netuno (Livro Branco da ESA Voyage 2050) Acima o campo magnético da Terra, e abaixo, o campo magnético helicoidal de Urano

Enigmas sólidos

Os cientistas há muito tempo intrigados sobre como os gigantes do gelo se formaram. O fato é que a massa de suas atmosferas de gás é de cerca de 15% da massa total dos planetas. Este é um cruzamento entre os gigantes gasosos e os planetas de pedra do grupo da Terra. A explicação mais simples é que o gás da atmosfera foi capturado a partir da nuvem protoplanetária no momento do nascimento, e não foi formado a partir das entranhas do planeta quando foi formado.

Outro cenário possível: ambos os corpos celestes se originaram muito mais perto do Sol e depois migraram para a periferia, espalhando os remanescentes da nuvem proto-planetária ao longo do caminho e até empurrando seu irmão de gelo (o hipotético nono planeta) para além do sistema Solar.

Finalmente, a terceira opção explica não apenas as diferenças marcantes nas atmosferas, o fluxo interno de calor, mas também a inclinação anômala do eixo de rotação de Urano para o plano orbital – quase 97 graus. No passado distante, o já formado Urano colidiu com outro corpo cósmico. Do golpe terrível, o eixo de rotação mudou e um disco de poeira se formou, no qual foram impressas quase três dúzias de luas de gelo de pedra.

Uma colisão cósmica explicaria tanto o calor interno de Netuno quanto sua massa levemente maior em comparação com o gêmeo. Uma colisão suficientemente forte poderia aquecer seu interior, adicionar massa e momento de inércia. Netuno também tem anéis e seus próprios satélites, bem como um capturado – Tritão. Se ele não caísse no campo de atração de Netuno do cinturão de Kuiper, ele seria o maior planeta anão, à frente de Plutão.

Por outro lado, compostos voláteis, como nitrogênio, vapor de água, dióxido de carbono, metano são vistos na superfície do Triton, que é jovem por padrões geológicos. Poderia haver compostos orgânicos mais complexos? Se for encontrado e em associação com gêiseres ativos, então esta lua estará no mesmo patamar com Titã, Europa e Enceladus, os mundos gelados que são extremamente atraentes para encontrar traços de vida.

Sim, ambos planetas, de acordo com alguns modelos, podem esconder oceanos de água líquida sob a crosta de gelo.

Tecnologia crítica

A ideia de uma missão para Urano e Netuno pertence aos cientistas da Agência Espacial Européia, e eles, em princípio, estão prontos para implementá-la. O problema é que nem todas as tecnologias são dominadas por eles, o principal problema está na fonte de energia e calor. É impossível contar apenas com baterias solares a uma distância de duas dúzias de unidades astronômicas. Então, seria necessário um gerador termoelétrico radioisotópico. Se os europeus não o fizerem entre 2028 e 2034, quando a janela de lançamento for aberta, eles terão que utilizar dos Estados Unidos.

A arquitetura da missão é projetada nos termos mais gerais. É claro que estes serão dois veículos para transportarem pelo menos módulos orbitais e sondas para a descida através da atmosfera e, no mínimo, também um veículo de descida. A bordo estarão vários espectrômetros, câmeras, equipamentos geofísicos para sensoriamento remoto e analisadores de amostras.

O voo para Urano levará de seis à doze anos e para Netuno de oito à treze. O lançamento está associado a opções para datas de lançamento, arquitetura de missão e tipos de veículos de lançamento.

O telescópio orbital James Webb, cujo lançamento foi adiado até março de 2021, capturará ambos os planetas no infravermelho, mas não dará a resolução espacial e temporal desejada. O novo Hubble irá operar na região visível e ultravioleta, mas não antes do início da década de 2030. Telescópios baseados em terra com espelhos de 8 a 10 metros e especialmente os telescópios de 30 metros da próxima geração fornecerão a resolução necessária, mas eles só poderão observar a ionosfera e a atmosfera dos hemisférios visíveis, e muitos dos enigmas fundamentais dos gigantes do gelo permanecerão sem solução.

Aparelhos orbitais e sondas fornecerão dados precisos e atualizados sobre planetas que não podem ser obtidos por outros métodos. Um forte argumento em favor de tal missão é a descoberta de planetas em outros sistemas estelares. A maioria deles é semelhante a Netuno e Urano. De acordo com estatísticas do telescópio Kepler, e o TESS, que o sucedeu, foram encontrados outros 1.500 mundos semelhantes a Netuno.

Esta prevalência de gigantes do gelo na parte acessível da galáxia requer explicação. E a maneira mais fácil de obtê-lo estão nas amostras mais próximas a nós – Urano e Netuno.

Fontes: RIA Novosti-Arxiv – texto traduzido por OPP

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