15 de abril de 2012

GIGANTES CRIADOS POR GASES

Dois dos maiores planetas do Sistema Solar, Júpiter e Saturno, teriam surgido em menos de mil anos, segundo uma nova pesquisa.
RICARDO BONALUME NETO


Galileu Galilei inaugurou uma série de descobertas surpreendentes sobre os grandes planetas gasosos


Júpiter tem trazido grandes surpresas para os cientistas desde que o italiano Galileu Galilei (1564-1642) descobriu em 1610 as quatro grandes luas desse planeta, que é o maior do Sistema Solar. Até mesmo em 2001 astrônomos ainda estavam achando novos satélites girando em volta desse astro, alguns com apenas 2 km de diâmetro. Atualmente a conta chega ao total de 39 luas.


Uma das maiores dúvidas dos astrofísicos e outros pesquisadores sempre foi entender a própria origem dos grandes planetas gasosos, como Júpiter e Saturno. A teoria tradicional afirma que esses astros surgem de um núcleo sólido que foi atraindo gases da nebulosa solar ao seu redor. No tempo estimado de milhões de anos para se formar um planeta, o gás se dissiparia pelo espaço. Porém, simulações em supercomputador mostraram agora que os mais de cem planetas semelhantes a Júpiter e Saturno já descobertos no Universo podem ter surgido em apenas mil anos.



Simulação em supercomputador de disco de gás giratório mostra como instabilidade gravitacional pode criar rapidamente um novo planeta como Júpiter


Júpiter tem um volume mais de 1.300 vezes maior que o da Terra,mas tem uma massa apenas 318 vezes maior, já que ele é formado basicamente por gás, principalmente hidrogênio, em torno de um núcleo rochoso relativamente pequeno. A matéria-prima para se fazer um planeta desses era a nebulosa primordial de gás e poeira cósmica que deu origem ao sistema solar.


Tradicionalmente se afirma que ao longo de um milhão de anos ou mais a atração gravitacional criaria o núcleo de rocha do planeta. Esse núcleo, com uma massa pelo menos dez vezes maior que a Terra, teria então a capacidade de atrair pela gravidade o gás que formaria o planeta.


Mas a teoria também tem um problema: como esse gás seria atraído, em vez de se dispersar pelo espaço, no longo processo de formação planetária, de cerca de um milhão de anos? A radiação espacial terminaria por dissipar o gás.


Simulações feitas em computador por uma equipe de astrofísicos deram uma possível resposta. Variações na densidade do disco de gás causariam uma rápida condensação, de apenas mil anos, que daria origem a um planeta gasoso.
Discos de matéria que darão origem a planetas na nébula de Orion


A pesquisa que ajuda a entender como astros semelhantes a Júpiter e Saturno são comuns no Universo foi realizada por Lucio Mayer, da Universidade de Zurique, na Suíça, e seus colegas Thomas R. Quinn, da Universidade de Washington, nos EUA, James Wadsley, da Universidade McMaster, e Joachim Stadel, da Universidade de Victoria, estas duas últimas no Canadá. Segundo a simulação, um ponto mais denso na concentração do gás atrairia mais gases. Achava-se que seria preciso uma quantidade enorme de gás para que essa instabilidade gravitacional produzisse um planeta. O que no fundo faltava para o modelo de simulação testar a hipótese era mais poder de computação.

Cerca de cem planetas semelhantes já foram encontrados fora do Sistema Solar, alguns com dez vezes mais massa que Júpiter. 'A formação de planetas gigantes deve ocorrer rapidamente, ou então esses planetas seriam raros', afirmaram os pesquisadores, em artigo na revista norte-americana 'Science'.



A descoberta de planetas gigantes extra-solares com massas como a de Saturno até algumas vezes maior que a de Júpiter abre novas possibilidades para compreender a composição e a formação dos planetas', diz o astrônomo Tristan Guillot, do Observatório de Côte d’Azur, em Nice, na França. Por exemplo, o exato centésimo planeta extra-solar descoberto tem massa semelhante à de Júpiter e gira em torno da estrela Tau1 Gruis, da constelação do Grou.




Gigantes criados por gases


RICARDO BONALUME NETO


Órbitas distantes


'Nós estamos vendo um padrão para esses planetas serem de dois tipos, aqueles muito próximos da estrela e outros com órbitas mais distantes. Esse planeta de Tau1 Gruis pertence ao segundo grupo', diz um dos membros da equipe internacional que descobriu o centésimo planeta, Hugh Jones, da Universidade John Moores, de Liverpool, Reino Unido.


Saturno tem uma inclinação do seu eixo de rotação em relação ao plano que passa pelo Sol e pela Terra cerca de nove vezes maior que a de Júpiter. Ou seja, o planeta também tem estações climáticas marcadas, visíveis na mudança de cor das faixas


'Por que existem dois grupos? Nós esperamos que os teóricos sejam capazes de explicar o porquê', diz Jones. Nas simulações de computador os 'planetas virtuais' tinham massas de duas a 12 vezes a de Júpiter e suas órbitas tinham mais afinidade com a dos astros extra-solares do que com os do Sistema Solar.


É essencial conhecer o comportamento de elementos químicos nas condições em que estão nesses planetas, principalmente o hidrogênio, que está sujeito a pressões altíssimas, equivalente a milhões de atmosferas terrestres. Nesses casos o hidrogênio passa a existir na forma de metal. Só no final dos anos 90 se observou hidrogênio metálico em laboratório.


A Nasa até criou um 'planeta de proveta' para simular as condições físicas dos planetas. No entanto, o experimento tem que ser feito no espaço para aproveitar a chamada 'microgravidade', a bordo dos ônibus espaciais, e eliminar o forte efeito da gravidade no ambiente terrestre.



Conhecido como GFFC — sigla em inglês para 'célula de fluxo de fluido geofísica' —, o experimento permitiu simular o fluxo atmosférico ou o interior líquido do planeta. O GFFC (foto ao lado) usa basicamente uma bola metálica do tamanho de um enfeite de Natal cercada por um óleo, que faz o papel do fluido, por exemplo os gases de uma atmosfera ou o magma do manto terrestre. Um dos experimentos envolveu observar padrões de movimento simulando a estrutura atmosférica de Júpiter.


As bandas coloridas observáveis na superfície de astros como Júpiter, Saturno, Urano e Netuno são formadas por nuvens e correntes atmosféricas, com o auxílio da rotação do planeta.


A evolução da grande tempestade foi captada pelo telescópio espacial Hubble ao longo do tempo.


Já no século 17, astrônomos como Galileu observavam uma grande mancha vermelha em Júpiter, que tem quase o dobro do tamanho da Terra. Ela consiste em uma gigantesca tempestade giratória, com ventos de mais de 400 km/h. Justamente por ser um planeta em grande parte gasoso, a tempestade continua seguindo, por não haver uma superfície sólida capaz de dissipar sua energia.


Algo parecido acontece com Saturno, com massa 95 vezes maior que a Terra e um volume cerca de 700 vezes maior. Seu núcleo rochoso rodeado por uma camada fina de hidrogênio metálico líquido responde por apenas 10% a 20% da sua massa total.


Io comparada a Júpiter


Tudo é superlativo em relação aos grandes planetas gasosos. As quatro luas descobertas por Galileu — Io, Europa, Ganimede e Calisto — são minúsculas comparadas com Júpiter, mas isso não impede que tenham efeitos sobre o planeta.


Io tem cerca de cem vulcões ativos. Os cientistas descobriram um anel de gás em volta de Júpiter composto por partículas carregadas eletricamente proveniente das erupções em Io. O anel brilha com intensidade maior do que toda a eletricidade gerada na Terra e é quase dez vezes maior do que o próprio Júpiter. Nada mal para um satélite que, apesar de maior que a Lua terrestre, tem um diâmetro 39 vezes menor que o seu planeta.

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