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dez 03

Cientistas de Caltech explicam a desconcertante assimetria dos lagos de Titã

Os hemisférios norte e sul de Titã, que mostram a grande disparidade entre a abundância de lagos no norte e a sua escassez no sul. A hipótese apresentada favorece o fluxo longo-termo de hidrocarbonetos voláteis, predominantemente metano, de hemisfério para hemisfério. Recentemente, a direcção do transporte tem sido de sul para norte, mas o efeito foi o inverso há dezenas de milhares de anos atrás. Crédito: NASA/JPL/Caltech/UA/SSI

Os hemisférios norte e sul de Titã, que mostram uma grande disparidade entre a abundância de lagos no norte e a sua escassez no sul. A hipótese apresentada favorece o fluxo longo-termo de hidrocarbonetos voláteis, predominantemente metano, de um hemisfério para o outro. Recentemente, a direção do transporte tem sido do sul para norte, mas o efeito foi o reverso disto há dezenas de milhares de anos. Crédito: NASA/JPL/Caltech/UA/SSI

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos EUA, do JPL (Jet Propulsion Laboratory) da NASA, e de outros institutos, sugerem que a excentricidade da órbita de Saturno em torno do Sol possa ser responsável pela distribuição assimétrica dos lagos nas regiões polares sul e norte de sua maior lua, Titã. O artigo que descreve a nova teoria foi publicado na edição de 29 de Novembro da revista Nature Geoscience.

A alongada órbita de Saturno em torno do Sol submete distintas áreas de Titã a diferentes intensidades de luz solar e isto afeta os ciclos de precipitação e evaporação nestas regiões. Os cientistas julgam que variações semelhantes a esta, na órbita terrestre, geram em nosso planeta longos ciclos de eras do gelo.

http://web.gps.caltech.edu/~oa/titanlakes.shtml

A figura acima ilustra a situação em Titã. No quadro de referência onde o ponto mais próximo do Sol está fixado, as posições das 4 estações circulam sobre uma escala de dezenas de milhares de anos. No presente, durante os verões do norte de Titã, o transporte sazonal ocorre do sul para o norte (moléculas azuis). Nós propomos que nesta configuração orbital a diferença entre a evaporação e a precipitação é desigual em estações opostas. Existe um transporte diferencial ao longo do ano do sul para o norte resultante da assimetria da insolação (moléculas maiores em roxo). Crédito: NASA/JPL/Caltech/Universidade do Arizona/Cassini Imaging & Radar Science Teams.

Como explicar esta assimetria Norte x Sul?

Dados obtidos a partir de fotografias do Radar de Abertura Sintético (SAR – Synthetic Aperture Radar) a bordo da sonda Cassini revelaram que os lagos de metano e etano líquidos nas latitudes altas do norte de Titã cobrem uma área 20 vezes maior que a dos lagos nas latitudes próximas do pólo sul.

Os dados da Cassini também mostram que há significativamente mais lagos parcialmente cheios e leitos de lagos atualmente vazios na região norte que no sul. Nos dados de radar, as características lisas, como superfícies dos lagos, aparecem como áreas obscuras, enquanto que as características mais enrugadas da superfície, como o fundo de um lago vazio, aparecem brilhantes. Provavelmente esta assimetria não é um acaso estatístico devido à grande quantidade de dados recolhidos pela Cassini em seus cinco anos de estudo de Saturno e suas luas.

Os cientistas inicialmente consideraram a idéia de que “há algo inerentemente diferente entre as regiões polares norte e sul em termos de topografia, tais como precipitações, sumidouros, drenos ou infiltrações no terreno a mais em um hemisfério que no outro”, disse Oded Aharonson, professor associado de Ciências Planetárias da Caltech e autor principal do artigo na Nature Geoscience.

Entretanto, Aharonson assinala que não há diferenças substanciais conhecidas entre as regiões norte e sul para suportar este cenário.

Diagrama dos hemisférios norte e sul de Titã. As regiões com cores azuis assinalam os lagos. Crédito: Oded Aharonson, NASA

Diagrama dos hemisférios norte e sul de Titã. As regiões com cores azuis assinalam os lagos. Crédito: Oded Aharonson, NASA

O longo verão evapora os lagos?

Alternativamente, o mecanismo responsável por esta dicotomia regional pode ser sazonal. Afinal, um ‘ano em Titã’ dura 29,5 anos terrestres. A cada 15 anos terrestres, as estações em Titã se invertem: chega o verão em um hemisfério e o inverno no outro. De acordo com a hipótese da variação sazonal, a precipitação e a evaporação do metano varia nas diferentes estações, os lagos são alimentados no norte enquanto que os lagos sul secam e vice-versa.

O problema desta idéia, disse Aharonson, é que ela explica tão somente o decréscimo de aproximadamente um metro por ano nas profundidades dos lagos no hemisfério durante o verão. Mas os lagos de Titã têm profundidades médias na ordem das várias centenas de metros e não ficariam vazios (ou cheios) em apenas 15 anos. Além do mais, a variação sazonal não pode explicar a disparidade entre os hemisférios no que toca ao número de lagos vazios. A região polar norte tem aproximadamente três vezes mais bacias de lagos vazias e sete vezes mais lagos parcialmente cheios que a região sul.

Como mover um buraco no terreno?“, perguntou o cientista. “O mecanismo sazonal pode ser responsável por parte do transporte global do metano líquido, mas não nos conta toda a história!” Uma explicação mais plausível, explicaram Aharonson e seus colegas, está associada com a excentricidade da órbita de Saturno (e por tabela Titã, seu satélite) em volta do Sol.

A órbita elíptica e oblíqua de Saturno tem influência?

Tal como a Terra e os demais planetas, a órbita de Saturno não é perfeitamente circular. Sua órbita, pelo contrário, é razoavelmente elíptica (a excentricidade de Saturno é 0,055723219) e oblíqua. Por causa disto, atualmente, durante o verão no hemisfério sul, Titã está 12% mais perto do Sol do que durante o verão no hemisfério norte. Como resultado, os verões no norte são longos e subjugados e os verões no sul são curtos e intensos.

“Nós propusemos que nesta configuração orbital a diferença entre a evaporação e a precipitação não é igual nas estações opostas. Isto significa que há um transporte de metano líquido do sul para o norte”, disse Aharonson. Este desequilíbrio levaria a uma acumulação de metano, formando muitos mais lagos no hemisfério norte.

Entretanto, esta situação é apenas verdadeira na realidade atual de Titã. Ao longo de escalas de tempo bem maiores de dezenas de milhares de anos, os parâmetros orbitais de Saturno variam, provocando a aproximação de Titã do Sol durante o verão no norte, e o afastamento durante o verão no sul, produzindo um transporte de invertido do metano. Isto deveria levar a um acúmulo de hidrocarbonetos (uma abundância de lagos) no hemisfério sul de Titã.

Lentas variações climáticas…

“Tal como a Terra, Titã tem lentas variações climáticas que duram dezenas de milhares de anos, produzidas por movimentos cíclicos orbitais”, disse Aharonson. Na Terra, estas variações, conhecidas como ciclos de Milankovitch, estão vinculadas a mudanças na radiação solar, que afetam a redistribuição global de água na forma de glaciares e que se pensa ser a causa das idades do gelo. “Em Titã, existem ciclos climáticos de longo prazo no movimento global do metano, que produzem lagos e esculpem as suas bacias. Em ambos os casos encontramos um registro do processo incrustados na geologia,” adicionou a Aharonson.

“Podemos ter descoberto um interessante exemplo de mudança climática de longo-prazo em outro objeto no Sistema Solar, análoga aos ciclos climáticos de Milankovitch na Terra”, concluiu.

A sonda robótica Cassini há 5 anos investiga Saturno e suas luas

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O artigo, “Titan’s Asymmetric Lake Distribution and its Potential Astronomical Evolution“, liderado por Oded Aharonson, teve como co-autores: o estudante graduado da Caltech Alexander G. Hayes; Jonathan I. Lunine do Laboratório Planetário e Lunar; Ralph D. Lorenz do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins; Michael D. Allison do Instituto Goddad da NASA para Estudos Espaciais; e Charles Elachi, diretor do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL). Este trabalho foi parcialmente patrocinado pelo Projeto Cassini.

Para saber mais, veja a página de Oded Aharonson sobre os lagos de Titã.

Fontes e referências

Nature Geoscience: An asymmetric distribution of lakes on Titan as a possible consequence of orbital forcing

Caltech: Caltech Scientists Explain Puzzling Lake Asymmetry on Titan

Science Daily: Scientists Explain Puzzling Lake Asymmetry on Saturn’s Moon Titan

Astronomy.com: Scientists explain puzzling lake asymmetry on Titan

New Scientist: Long-lived Titan lakes are boon to life

Universe Today: Lake Asymmetry on Titan Explained por Nicholos Wethington

Science: Do Titan’s Lakes Migrate South for the Winter? por Phil Berardelli

NASA: Scientists Explain Puzzling Lake Asymmetry on Titan

Cassini Equinox Mission: Scientists Explain Puzzling Lake Asymmetry on Titan

Discover: The reason for the Titanian season

Physorg.com: Scientists explain puzzling lake asymmetry on Titan

Eternos Aprendizes:

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