A Cassini, a pequena espaçonave que poderia, está saindo em chamas. Nos próximos quatro meses, a mais sofisticada sonda já feita irá dançar precariamente entre o Saturno e seus anéis gelados, capturando imagens espetaculares dessa região nunca explorada. Neste grand finale para sua jornada de 20 anos, a Cassini chamará uma nova atenção para as origens do que já é o conjunto de anéis mais glamouroso - e mistificador - do sistema solar.
Conteúdo Relacionado
- Cassini envia as primeiras imagens de seus mergulhos de Saturno
- Bye Bye Cassini, a sonda espacial tenaz que revelou os segredos de Saturno
- Confira as novas fotos de Saturno da última órbita da Cassini
Para os astrônomos, o mistério mais duradouro sobre esses anéis é a idade deles. Embora há muito considerada antiga, nos últimos anos sua decrepitude vem sendo debatida, com evidências sugerindo uma formação mais jovem. Agora, novas pesquisas apóiam a ideia de que os anéis de Saturno são bilhões - em vez de milhões - de anos de idade.
Em algum momento da história de Saturno, um disco de poeira e gás ao redor da lua se aglutinou nos incríveis anéis que vemos hoje. Algumas das luas que entram e saem desses anéis podem ter se formado a partir do mesmo material, o que significa que a datação dessas luas poderia nos ajudar a zerar a idade dos anéis de Saturno. Mas, de acordo com a nova pesquisa, três dessas luas internas são mais antigas do que os cientistas supuseram - insinuando uma origem antiga também para os anéis.
"É um quebra-cabeça muito legal, porque tudo está ligado", disse Edgard Rivera-Valentin, do Observatório de Arecibo, em Porto Rico. Em vez de enfrentar as idades de todas as luas e anéis, Rivera-Valentin está trabalhando lentamente no desafio, passo a passo. "Eu estou tentando cortar uma peça" do quebra-cabeça, diz ele.
Em 2016, Rivera-Valentin começou a usar novos modelos de computador para examinar a história de colisão das luas de Saturno, Iapetus e Rhea, e descobriu que elas haviam se formado no início da vida de 4, 6 bilhões de anos do sistema solar. Suas descobertas, que ele apresentou na conferência Lunar e Planetary Sciences no Texas em março, apóiam a ideia de que os anéis de Saturno são mais antigos do que pensávamos.
Além de serem intrigantes por si mesmos, os anéis e luas de Saturno podem oferecer dicas para aqueles planetas com anéis de caça fora do nosso próprio sistema solar. Até agora, apenas um exoplaneta com anéis foi identificado - o que parece estranho, dado que todos os quatro gigantes gasosos em nosso próprio sistema ostentam anéis. Se as luas e anéis de Saturno são jovens, isso poderia fornecer uma explicação.
"Se os anéis de Saturno são jovens, então um observador (hipotético) olhando para o nosso sistema solar não os teria visto se, digamos, um bilhão de anos atrás", disse Francis Nimmo, um cientista planetário que estuda as origens dos mundos gelados no Universidade da Califórnia em Santa Cruz.
Talvez outros mundos também tenham anéis de vida curta, cujas breves aparições na lente longa do espaço-tempo dificultam a identificação da Terra. Nesse caso, assim como alguém além do sistema solar teria uma oportunidade limitada de espionar anéis ao redor de Saturno, os observadores humanos seriam similarmente limitados em sua capacidade de localizar exoísios cercados.
Luas e anéis de vida longa, por outro lado, poderiam significar que esses mundos são comuns e poderiam estar escondidos à vista de todos - perdidos em décadas de dados ou frustrados por limitações tecnológicas.
Esta imagem de cores falsas estava criando usando sinais de rádio enviados da Cassini de volta à Terra através dos anéis de Saturno. (NASA / JPL) Cicatrizes antigas
Quando se trata de calcular as idades de outros mundos, os cientistas dependem muito de crateras. Ligando cicatrizes de impacto a períodos de bombardeio pesado no sistema solar, eles podem estimar aproximadamente a idade da superfície, o que fornece um limite superior ao próprio mundo. Pesquisas anteriores sugeriram que os anéis e luas de Saturno têm apenas 100 milhões de anos, tornando-os relativamente jovens na vida do sistema solar.
O problema é como o sistema solar se comportou no passado é um assunto de debate contínuo. Em 2005, surgiu uma nova teoria que fez Urano e Netuno dançarem uns com os outros, lançando fragmentos de gelo para o restante dos planetas. Mas de acordo com a pesquisa de Rivera-Valentin, essa chuva de material (conhecida como o Bombardeio Pesado Tardio) teria destruído totalmente a lua mais nova de Saturno, Mimas.
Rivera-Valentin decidiu resolver o problema do outro lado. No passado, ele havia trabalhado com um aluno para calcular quanto de detritos bateu em Iapetus, que ele diz que deveria ser a lua mais velha sob qualquer modelo. Usando uma técnica semelhante para descobrir quanto material marcou outra lua, Rhea, ele descobriu que o satélite foi bombardeado muito menos do que Iapetus.
Isso pode ser porque a quantidade de material atingindo a lua era menor do que o calculado anteriormente. Ou, pode ser porque Rhea se formou muito depois de Iapetus, talvez logo após o bombardeio pesado tardio ocorrido 3, 9 bilhões de anos atrás. Mas com base na contagem de crateras, as cicatrizes de Rhea significam que não pode ser tão jovem quanto alguns modelos previram.
"Então, o modelo que disse que poderia ter se formado há 100 milhões de anos, posso pelo menos dizer que não, provavelmente não é o caso", disse Rivera-Valentin. No entanto, os modelos que sugerem Rhea formados em torno do tempo do Bombardeio Pesado Tardio, todos trabalham com o histórico de crateras da lua. Ao derrubar um dos suportes para anéis mais jovens, a pesquisa de Rivera-Valentin ajudou a construir o argumento de que os satélites de Saturno têm uma origem muito mais antiga.
Voltando o relógio
Como o método da história das crateras é tão dependente de nossa compreensão de como o sistema solar evoluiu, Nimmo decidiu adotar uma tática diferente para perseguir as eras da lua. Seus estudos revelaram que a lua deve ter pelo menos algumas centenas de milhões de anos, descartando os modelos que a definem em apenas 100 milhões de anos.
"Você pode acionar o relógio de volta e ver onde eles estavam em tempos anteriores", disse Nimmo. Pesquisas anteriores sobre o assunto colocaram Mimas ao lado de Saturno há meio bilhão de anos, sugerindo que poderia ter sido jovem. No entanto, essa pesquisa assumiu que as luas se comportaram da mesma maneira no passado que fazem hoje.
Nimmo, por outro lado, explorou como eles poderiam ter interagido de maneira diferente quando eram mais jovens. "Mesmo que os satélites estejam se movendo muito rápido agora, eles não estavam se movendo tão rápido mais cedo, e assim os satélites podem facilmente ter 4 bilhões de anos", disse ele.
Nimmo desenrolou a dinâmica de duas das mais de 60 luas para encontrar mais evidências de sua formação antiga. Ao contrário do modelo anterior que rebobinou as luas com base em suas órbitas hoje, ele explicou como Saturno teria influenciado as luas. Saturno puxa as luas enquanto elas orbitam, e as luas puxam umas para as outras. Esses constantes puxões aquecem seus centros, e o calor então se move em direção à superfície.
"Leva tempo para que a temperatura se propague para fora, porque o calor só é realizado a uma certa taxa, então esta é uma escala de tempo que podemos usar", disse ele.
Em Dione, o gelo fluente encheu algumas das bacias de impacto. Se a colisão tivesse derretido o gelo, as crateras teriam relaxado na superfície, disse Nimmo. Em vez disso, o calor deve vir do puxão da vizinhança. Ele usou o derretimento como um termômetro para determinar que a lua tem, no mínimo, algumas centenas de milhões de anos, embora pudesse facilmente ter ocorrido por 4, 5 bilhões de anos. Isso exclui modelos que datam a lua em apenas 100 milhões de anos.
Em estudos futuros, Nimmo espera examinar outras luas como Tethys, cujo movimento rápido deve ajudar a diminuir o tempo em torno de seu nascimento. E embora sua pesquisa, que se baseia em trabalhos anteriores feitos por Jim Fuller no California Institute of Technology, forneça algumas restrições sobre o nascimento dos satélites, a diferença de idade continua grande. "Não vai resolver tudo", disse ele.
Exoplanetas com anéis
Até agora, o único exoplaneta com anéis conhecido é o J1407b, um mundo jovem que ostenta anéis de monstros 200 vezes maiores que os de Saturno e pode se assemelhar aos gigantes gasosos do antigo sistema solar.
"A idéia é que os anéis de Saturno já foram tão grandes", disse Matt Kenworthy do Observatório de Leiden, que liderou a equipe que identificou os anéis de monstros em 2015. Com o tempo, o gás e a poeira formaram luas caídas na superfície foi levado pelo vento solar. Entender se as luas, e potencialmente os anéis, são antigos pode ajudar a revelar se Saturno carrega os remanescentes desses anéis primordiais.
Se os anéis de Saturno são antigos, isso deve significar que eles existem em torno de outros exoplanetas. Então, por que apenas um mundo foi identificado até agora? De acordo com Kenworthy, isso se deve em parte ao tempo. A localização de um gigante de gás longe o suficiente do sol para conter anéis de gelo requer cerca de 10 anos de dados, informações que foram compiladas apenas recentemente.
"Provavelmente, deparamos com um dos muitos que já estão nos dados, e é apenas uma questão de pesquisar dados antigos", disse Kenworthy.
