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maio 05

Em Ganimedes os oceanos e gelos estão dispostos em camadas que podem ter 800 km de profundidade!

http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-069

A missão JUpiter ICy moons Explorer da ESA – JUICE (impressão artística) Créditos: ESA/AOES

Enquanto refletimos sobre o pedido de informações da NASA (RFI) relacionado a missão a lua Europa devemos nos lembrar que a NASA está contribuindo com três instrumentos para a missão JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) da ESA (Agência Espacial Europeia). A sonda JUICE, a ser lançada em 2022, estará operacional no espaço de Júpiter em 2030. O objetivo da missão JUICE será explorar Europa, Calisto e Ganimedes através de numerosos sobrevoos para que, finalmente, a espaçonave se estabeleça em órbita em torno de Ganimedes. Este será o primeiro olhar sério nas múltiplas luas de Júpiter a ser realizado por uma nave espacial visitante desde a missão Galileo, que explorou o sistema Joviano de 1995 a 2003.

As 4 luas galileanas de Júpiter sempre foram de grande interesse. Há anos os astrônomos suspeitam que tanto em Calisto quanto em Ganimedes existem oceanos profundos sob suas crostas superficiais [1]. A sonda Galileo, de fato, encontrou evidências de mares salgados dentro de Ganimedes, provavelmente contendo sulfato de magnésio. Agora, no JPL (Jet Propulsion Laboratory), uma equipe liderada por Steve Vance relatou sobre nova pesquisa mostrando que o que existe lá em Ganimedes é muito, muito mais do que um simples mar entre duas camadas de gelo. Usando modelos computacionais dos processos envolvidos, os cientistas encontraram um cenário complexo com gelos e oceanos empilhados em camadas.

Steve Vance comparou:

Oceano de Ganimedes pode ser organizado como um super sanduiche Dagwood [sanduiche multicamadas].

Sanduíche Dagwood

Sanduíche Dagwood

A lua Ganimedes é um corpo maior em tamanho que o planeta Mercúrio, mas com menor massa e densidade [2].

Ganimedes pode abrigar até 25 vezes o volume de água encontrada nos oceanos da Terra

O trabalho do JPL, relatado em um novo artigo na Planetary and Space Science, sugere que o fundo dos mares nas várias camadas não deve estar revestido com gelo, mas com água salgada. Modelos anteriores tinham mostrado a probabilidade de haver gelo denso na parte inferior de um enorme oceano com enormes pressões, mas a equipe de Vance adicionou sal aos seus modelos e constatou que um líquido denso o suficiente para afundar até o fundo do mar era o resultado esperado. O sal, como se vê na prática, torna o oceano mais denso, particularmente sob as condições de extrema pressão encontradas dentro de Ganimedes e outras luas.

Assim, a pressão oceânica em Ganimedes seria elevada, uma vez que os oceanos da lua joviana podem ter de 800 a 900 quilômetros de profundidade. A forma mais profunda, mais densa de gelo, considerada a existir em Ganimedes é conhecida como “Ice VI” (gelo tipo 6) [3]. Se o gelo de geladeira comum (“Ice I” – gelo tipo 1) flutua em um copo de água, as formas mais pesadas de gelo produzidos por pressões extremas apresentam uma estrutura cristalina muito mais compacta, com as moléculas empacotadas de forma mais agrupada, e é por isso que algumas formas de gelo denso podem cair para o fundo do oceano.

http://photojournal.jpl.nasa.gov/figures/PIA18005_fig1.jpg

Esta concepção artística da lua Ganimedes de Júpiter demonstra o modelo “sanduíche multicamadas” (Dagwood sandwich) do seu massivo oceano interior. As múltiplas camadas alternam gelo de diversos tipos (ICE I, ICE III-neve, ICE V e ICE VI) e água salgada no seu interior. Quando mais profunda a camada, maior a salinidade da água. Crédito: NASA/JPL

Isso poderia produzir um piso gelado no oceano, fazendo as interações químicas potencialmente produtoras de vida entre água e rocha improváveis. Mas os modelos da equipe estimaram a existência de até três camadas de gelo e um fundo de mar rochoso, com o gelo mais leve em cima e o líquido e denso e salgado na parte inferior. Além disso, as camadas do diagrama acima levam em consideração fenômenos estranhos, com o “Ice III” (gelo tipo 3) [4] na camada superior do oceano formado por água salgada cujos sais precipitam para fora. Enquanto os sais mais pesados começam a se depositar no fundo, o gelo mais leve iria flutuar para cima, talvez derretendo novamente antes de chegar ao topo do oceano ou deixando camadas de lama no oceano de Ganimedes. Quando está “nevando” (dentro dos oceanos) em Ganimedes, em outras palavras, a neve flutua para cima, não para baixo.

O comunicado à imprensa do JPL oferece mais informação, incluindo a noção de que a estrutura ‘sanduíche’ descrita pelos pesquisadores varia ao longo do tempo, às vezes retornando a um único oceano encontrado abaixo de uma camada de ICE I (gelo tipo I) e existente em cima de regiões de diferentes tipos de gelo sob alta pressão. De qualquer forma, a ideia de interações químicas onde a água e a rocha se encontram é intrigante sob o ponto de vista astro-biológico, sugerindo que um fundo de mar molhado poderia produzir as condições necessárias para a vida. Os sais que a equipe de Vance adicionou ao seu modelo de Ganimedes forneceram insumos para se reproduzir um cenário de um fundo do mar com os líquidos densos necessários.

Christophe Sotin do JPL, afirmou:

Nós não sabemos quanto tempo dura esta estrutura Dagwood-sanduíche. Esta estrutura representa um estado estável, mas vários fatores podem indicar que a lua não atinge este estado estável.

Sotin e Vance são ambos membros da equipe de Mundos Gelados do JPL, parte do Instituto de Astrobiologia da NASA com sede no Centro de Pesquisa Ames em Moffett Field, Califórnia, EUA.

Os resultados também pode ser aplicados a exoplanetas, mundos que orbitam outras estrelas que não o nosso Sol. Algumas Super-Terras, planetas rochosos mais massivos que a Terra, foram propostos como “mundos de aquáticos”, cobertos por oceanos. Será que podem ter vida? Vance e a sua equipe pensam que experiências laboratoriais e modelagem mais detalhada de oceanos exóticos poderão ajudar a encontrar mais respostas.

O artigo científico assinado por Vance et al., intitulado “Ganymede׳s internal structure including thermodynamics of magnesium sulfate oceans in contact with ice” foi publicado em Planetary and Space Science em 12 de april  de 2014. Também recomendamos o artigo de Vance et al., intitulado “A Passive Probe for Subsurface Oceans and Liquid Water in Jupiter’s Icy Moons” submetida à Icarus.

Notas

[1] Spohn, T.; Schubert, G. (2003), “Oceans in the icy Galilean satellites of Jupiter?”, Icarus 161 (2): 456–467.doi: 10.1016/S0019-1035(02)00048-9.

[2] A densidade de Mercúrio é 5,427 g/cm3. A densidade na nossa Lua é 3,3464 g/cm3. A densidade de Ganimedes é bem menor: 1,936 g/cm3. Isto, por si só, já sugere a presença massiva de 46% a 48% de água/gelos em Ganimedes, conforme estudos anteriores estimaram [Kuskov, O.L.; Kronrod, V.A.; Zhidikova, A.P. (2005), “Internal Structure of Icy Satellites of Jupiter”, Geophysical Research Abstracts (European Geosciences Union)].

[3] “ICE VI” (gelo tipo 6) é uma forma densa cristalina de gelo, que se forma sob alta pressão, com densidade de 1,31 g/cm³. Cada célula tetragonal abriga 10 moléculas de água [Science: Structure of Ice VI].

[4] O “ICE III” (gelo tipo 3) tem uma densidade de cerca de 1,16 g/cm3.

Fontes

Centauri Dreams: A Layered Ocean within Ganymede?

NASA/JPL: Ganymede May Harbor ‘Club Sandwich’ of Oceans and Ice

Artigos Científicos

Science: Ganymede׳s internal structure including thermodynamics of magnesium sulfate oceans in contact with ice

Arxiv.org: A Passive Probe for Subsurface Oceans and Liquid Water in Jupiter’s Icy Moons

._._.

3 comentários

2 menções

  1. Miguel Jr Arts

    Olá, Ricardo e internautas. Li o artigo que você mencionou (após ajuda do google translate rsrs). É compreensível que o objetivo deles com a JUNO é, rusticamente, a confirmação dos processos na formação de Júpiter e sistema solar, mas, concordo com você: busca por vida é mais importante. Deveríamos na verdade já hoje estar derretendo (perfurando) Europa e descobrindo aqueles oceanos. Resta torcer e esperar mais. Abs

  2. Miguel Jr Arts

    Bom dia. Além de Europa, Enceladus, agora Ganimedes com oceanos e tantas camadas de gelo. 800 Km de gelo e (em pequena parte) água, deve reservar muitas surpresas, quem sabe, micro-biológicas. A JUICE só chega lá 2030 – vai demorar demais! E quanto a JUNO lançada em 2011 e que chegará em Júpiter em 2016? Ela poderia dar uns fly-by em Europa, Ganimedes? Sei que o objetivo são os campos magn. de Jup, mas bem que poderiam fz isso tb. Abs.

    1. ROCA

      Na verdade eles deviam ter invertido as prioridades e lançado a JUICE antes e a JUNO depois, acho.

      No meu entender é muito mais importante a busca pela vida nestas luas geladas que estas pesquisas que a JUNO fará em Júpiter (embora sejam necessárias, também).

      Júpiter e os gigantes gasosos são lugares inóspitos demais para a vida como a conhecemos.

      A missão JUNO nada fala sobre as luas jovianas…

      http://www.nasa.gov/mission_pages/juno/overview/index.html#.U2z2d_ldWSo

  1. Seth Shostak responde a questão: por que os aliens querem tanto visitar a Terra? » O Universo - Eternos Aprendizes

    […] mais, há mais água em algumas das luas de Júpiter, Europa e Ganimedes (leia: Em Ganimedes os oceanos e gelos estão dispostos em camadas que podem ter 800 km de profundidade!) e possivelmente em Titã (leia: Comportamento orbital de Titã pode sugerir a presença de vasto […]

  2. Seth Shostak responde a questão: por que os aliens querem tanto visitar a Terra?

    […] mais, há mais água em algumas das luas de Júpiter, Europa e Ganimedes (leia: Em Ganimedes os oceanos e gelos estão dispostos em camadas que podem ter 800 km de profundidade!) e possivelmente em Titã (leia: Comportamento orbital de Titã pode sugerir a presença de vasto […]

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