TOMO XXXVII-2-1 - SISTEMA SOLAR EXTERNO - SATÉLITES DE SATURNO - TITÃ

Titã é maior que Mercúrio, apesar de ser menos massivo que esse, é a atual joia do sistema solar e a onde a maioria dos cientistas está depositando suas principais expectativas quanto a vida fora da Terra.

Pensava-se que era a maior satélite do sistema solar até recentemente, mas descobriu-se em observações mais recentes que a atmosfera densa reflete uma grande quantidade de luz, o que levou a que se pensasse que seria maior.

Titã em quase sua totalidade está mapeado.

Titã tem várias semelhanças com os grandes satélites de Júpiter (Ganimedes e Calisto) e Netuno (Tritão). Ele é metade gelo (de água) e metade matéria rochosa. Presumivelmente, possui várias camadas com um núcleo rochoso de 3400 km rodeado por várias camadas de diferentes formas de cristais de gelo. Mas o interior do satélite pode ainda ser quente. Apesar de semelhante em composição com Reia e com o resto dos satélites de Saturno, é mais denso devido à compressão gravitacional.

Atmosfera de Titã 

Camadas visíveis da atmosfera de Titã

A atmosfera de Titã tem metano, etano e outros componentes orgânicos que ainda devem ser analisados. Durante a descida da sonda Huygens pela atmosfera de Titã, viu-se um nevoeiro com metano, razão pela qual se concluiu que o metano na superfície do satélite se evapora e ascende. 

Altura da atmosfera e temperatura de suas camadas

Neste gráfico acima temos bem evidente o grau de similaridade entre o tamanho, funções e características atmosféricas entre a Terra e Titã. Vemos enfim que o grande diferencial mesmo é o fator emperatura. O grafico espoe a escala em Kelvin, mas convertendo para graus Célsius teremos quase 200°C de diferença entre ambas, o que não impedem de terem praticamente os mesmos fenômenos atmosféricos.

Tanto a Terra como Titã possuem uma troposfera, camada onde o clima acontece como ventos, chuvas e todas as alterações climáticas perceptíveis na superfície. Possuem uma estratosfera, que é uma camada estável e altamente aquecida pela radiação ultravioleta. Por causa da fraca ação gravitacional do satélite a atmosfera de Titã e mais extensa (reta) que a nossa. Sua camada de proteção aos raios ultravioletas com a mesma função do nosso ozônio, se chama Smog, uma névoa com partículas de hidrocarbonetos.

O clima de Titã

Semelhanças atmosféricas entre Titã e a Terra.

Titã o único satélite do sistema solar com uma atmosfera completamente desenvolvida que consiste em bem mais que vestígios de gases. A presença de uma atmosfera foi primeiro vista por Gerard Kuiper em 1944. Desde então, as observações das sondas Voyager mostraram que a atmosfera titânica é mais densa que a da Terra, com uma pressão à superfície de uma vez e meia a do nosso planeta e suporta uma camada de nuvens opacas que ocultam aspectos da superfície de Titã.

A atmosfera é mais densa e rica em azoto do sistema solar, a par da Terra - com a presença de vários hidrocarbonetos como metano, etano, diacetileno, metilacetileno, cianoacetileno, acetileno, propano, além de dióxido de carbono, monóxido de carbono, cianogênio, cianeto de hidrogênio e hélio. 

Titã não tem um campo magnético e, por vezes, orbita fora da magnetosfera de Saturno, expondo-a diretamente ao vento solar. Isto pode ionizar e levar algumas moléculas do topo da atmosfera para o espaço.

A alta densidade da atmosfera deve-se essencialmente à baixa temperatura, já que as colisões entre as moléculas dos gases não são suficientes para as acelerar até à velocidade de escape. E o calor gerado dentro do planeta pode vomitar material para a atmosfera através dos criovulcões, tornando assim a atmosfera mais espessa.

A neblina de Titã

O fog londrino é algo comum nos dias de Titã

Pensa-se que os hidrocarbonetos na alta atmosfera de Titã e em reações resultem da quebra do metano pela luz ultravioleta do Sol, produzindo uma camada opaca de neblina. Esta neblina impediu que as primeiras sondas que observaram Titã pudessem ver a superfície.

Nuvens variadas dispersas pontuam numa neblina quase completa na atmosfera de Titã. Essas nuvens são provavelmente compostas de metano, etano e outros compostos orgânicos simples. Outros compostos químicos mais complexos em pequena quantidade produzem a cor alaranjada que é visível do espaço.

Saturno infelizmente em raros momentos apenas é visualizado da densa atmosfera de Titã, assim como o vemos num dos rasantes da sonda Cassine.


A atmosfera sendo muito espessa bloqueia a luz do sol, que demora 8 dias terrestres até atravessar o céu de Titã, para então de forma difusa, iluminar a superfície. 

A sonda Huygens não conseguiu detectar a posição do sol durante a sua descida, e apesar de ser capaz de tirar imagens da superfície, os cientistas dizem que o processo foi como fotografar asfalto em poeira. Logo, é improvável que Saturno seja visível a partir da superfície de Titã.

A Cassini também detectou nuvens altas no polo Sul de Titã, mas que não aparentam ser de metano, como seria esperado. A descoberta tem surpreendido os cientistas, e estão a decorrer estudos para determinar a composição das nuvens e decidir se a atmosfera de Titã precisa de ser reavaliada. A Cassini indicou que Titã, tal como Vénus, a atmosfera roda à volta do eixo da lua mais rápido que a superfície. Ao invés da Terra, onde a atmosfera é mais lenta. A velocidade de rotação no equador é cerca de 1670 km/hora.

Geologia de Titã

Planisfério de Titã com sus grandes depressões e coxilhas baixas

Um dos exóticos atrativos de Titã, satélite de Saturno, é de deter lagos e oceanos com ondas, não muito diferentes dos da Terra só que compostos de hidrocarbonetos. 

Os pesquisadores também confirmaram que o solo de Titã tem a consistência de areia molhada ou mesmo creme, com torrões congelados. 

Topografia de Titã

Aqui no mapa acima podemos ver as grandes depressões que acomodam os lagos e mares de Titã ( mares são três), e um planisfério onde o relevo varia de planícies e um planalto não muito elevado.

A superfície de Titã mostra grandes regiões claras e terreno escuro, incluindo uma grande área com um grau de reflexão razoável do tamanho da Austrália. Denominou-se esta área como Xanadu, e foi identificada a partir de imagens de infravermelhos do Telescópio Espacial Hubble e da sonda Cassini essa que tem tirado fotografias de alta-resolução de todas estas áreas, e encontrou marcas lineares enigmáticas, que alguns cientistas sugerem que indicam atividade tectônica.

De forma a entender melhor as características da superfície de Titã, a sonda Cassini tem usado radares altimétricos e abertura sintética para cartografar parte da superfície durante os encontros com este satélite. As primeiras imagens revelaram uma geologia diversa e complexa com áreas escarpadas e outras planas. Existem características que parecem ter origem vulcânica, que devem libertar água misturada com amônia. Apresenta ainda zonas raiadas que parecem ser causadas por partículas levadas pelo vento. As poucas crateras de impacto aparentam enchimento, provavelmente com chuva de hidrocarbonetos trata de ocultar as demais como na Terra. A área já cartografada parece ser levemente plana com nenhuma variação de altura maior que 50 metros; contudo, o radar altimétrico apenas cobriu parte da região polar norte.

Imagens da etapa de pouso da sonda Cassine

Nas imagens tiradas a partir da superfície pela sonda Huygens notam-se evidências de erosão na base das rochas, indicando possível atividade fluvial. A superfície é mais escura do que o que se previa, consistindo numa mistura de gelo de água e hidrocarbonetos. Acredita-se que o "solo" visível nas imagens é precipitação do nevoeiro de hidrocarbonetos acima.

Vulcanismo de Titã

Imagens de supostos criovulcões de Titã.

Estes vulcões funcionam a baixas temperaturas, pelo que se denominam criovulcões. Foi possível obter imagens que sugerem criovulcões ativos. A detecção de argônio 40 na atmosfera indica que os vulcões cospem plumas de água e amônia. A evidência de atividade vulcânica da última missão da Cassini sugere que as temperaturas são provavelmente mais altas nos viveiros de criovulcões.

Alguns cientistas acreditam que as características escuras no satélite, observada pela sonda Cassine seriam causados por criovulcanismo que jogam matéria e fluidos no ar e caem na superfície. Estas mesmas áreas escuras nas imagens tiradas pela sonda espacial seriam então os acúmulos de partículas de fuligem presentes na neblina de Titã. Os cientistas disseram que eles tiveram sorte de pousar a sonda em um local privilegiado do satélite, em uma fronteira entre a matéria clara e a matéria escura, onde os fenômenos de Titã puderam ser melhor observados.

Mapa topográfico em 3d da área de pouso da Cassine

O terreno pedregoso lembra muito a superfície de marte e como já constatamos pela sonda Cassine, e recoberto por uma camada de poeira que por ação de ventos formam dunas semelhantes a dos desertos da Terra

As montanhas ou são bastante antigas e se encontram agora polidas e desgastadas, ou a atividade erosiva é muito mais eficaz, como pode também ser a atividade vulcânica e tectônica de menor intensidade, dificultando a orogenia. Em geral as montanhas mais altas e regiões elevadas alcançam no máximo 600 metros o que difere bastante da formação geológica da Terra.

Sistema Hidrográfico de Titã

Fluidos que escorrem na superfície de Titã estão ajudando a cavar canais entre morros de água congelada, como se pode ver nas imagens enviadas pela sonda espacial.Parece ser uma área mais típica das regiões áridas. Os leitos dos rios estão secos a maior parte do tempo, ou seja são perenes.

Então, após a estação das chuvas, você tem líquido fluindo que criam poças e daí elas secam e o metano líquido afunda na superfície. 

Os maiores volumes de concentração hídrica em Titã se observa nas regiões polares e arredores.

O “Q” de Titã é uma zona composta pelas regiões de Fensal (parte norte) e Aztlan (parte sul). Pensa-se que estas formações de terrenos sejam áreas altas de gelo de liquido, rodeadas por terreno raso que é preenchido com material escuro proveniente da atmosfera.

Fensal está sobrecarregada de pequenas "ilhas de liquido" com tamanhos que variam entre os 5 e os 40 quilômetros de diâmetro. A parte oeste de Fensal é dominada por várias ilhas, algumas grandes como Bazaruto Facula, área que contém no centro uma cratera escura bastante grande. As pequenas ilhas de Fensal são dispersas e circulares, apesar de muitas terem a aparência de ter uma orientação Leste-Oeste. Por outro lado, Aztlan aparece quase desprovido de pequenas ilhas, mas com três grandes ilhas na zona ocidental. A maior das quais é Sotra Facula que mede 240 por 120 quilômetros de diâmetro.

A composição dos lagos de Titã

Titã possui diversos lagos espalhados por sua superfície, como vimos acima e ao que está ainda em análise de menor salinidade. O maior do lagos é o Ontário situado no hemisfério sul próximo ao polo.

Os elementos principais dos lagos de rios de Titã são etano (C2H6) com 76 a 79%, propano (C3H8) com 07 a 08%, metano (CH4) com 5 a 10%, cianureto de hidrogênio (HCN) com 02 a 03%, buteno (C4H8) com 01%, butano (C4H10) 01% e acetileno (C2H2) com 01%”. 

Os lagos de Titã estão em estado líquido, e ao que parece não á zonas onde os mesmos estejam congelados mesmo nas temperaturas baixíssimas da atmosfera de Titã (temperatura média de -179°C). Entretanto, a quantidade de metano na atmosfera torna difícil detectar a forma líquida do metano ao nível do solo de Titã e só se tem observado diretamente o etano líquido no Lago Ontário, visível pelo satélite.

A única outra forma de deduzir a composição dos lagos é com base num modelo termodinâmico da atmosfera usando dados das sondas e dos laboratórios além dos cálculos teóricos. E, sem dúvida, os dados da sonda robótica Cassini estão revolucionando estes cálculos.

Os mares de Titã

Mar de kraken

Como vimos acima na fotografia da superfície de Titã, temos em destaque o mar de Kraken uma área semelhante a do mar Negro! O sistema hídrico de Titã e muito semelhante ao terrestre, como vemos nas fotos! Se substituíssemos o metano por água a nossa temperatura em nada iria deixar de se parecer com a Terra! 

Os mares de Titã se concentram mais na região norte e polar. Devido a região ter uma topografia circundante escarpada e pelo leve achatamento polar e vastas planícies, a região ficou propicia assim como no hemisfério sul a comportar reservatória hídricos de metano. São os mares por tamanho, o Mar de Kraken, semelhante em tamanho ao mar Negro da Terra, o mar de Ligeia e o Mar de Punga. Estudos recentes indicam alto grau de salinidade destes mares extraterrenos, maior até que o mais salgado aqui na Terra.

Icebergs de Titã

Através de dados da sonda Cassini, pesquisadores notaram que Titã, abriga diversos icebergs sobre seus lagos e mares.

Tanto os mares e lagos quanto os icebergs do satélite são formados por hidrocarbonetos, mais precisamente metano e etano. Segundo os pesquisadores, Titã pode ter sido como a Terra foi em seus primórdios, há alguns bilhões de anos. De acordo com o astrônomo Jonathan Lunine, da Universidade de Cornwell, EUA, a descoberta dos icebergs de hidrocarbonetos sugere uma variação química entre o sólido e o líquido no satélite de Saturno, fator que, na Terra jovem, foi de suma importância para o surgimento de vida. Contudo, ele não descarta a existência de vida atualmente em Titã, mesmo que em sua forma mais simples, porém exótica.

Pesquisadores acreditavam até então que os lagos e mares de Titã não possuíam gelo, pois o metano sólido é mais denso que o líquido, e então o gelo afundaria. Contudo, a atmosfera do satélite causa diferentes reações químicas, mudando a temperatura do gelo, o que os impede de afundar. Imagina-se que esses icebergs tenham um tom marrom-avermelhado. 

Marés de Titã

Marés de Titã obtidos pela sonda Cassini da NASA mostram que o satélite enfumaçado possui sim mares de grandes proporções sofrendo influência de marés por parte de Saturno.

Durante um período orbital de 16 dias de Titã ao redor de Saturno, a distância entre o satélite e seu planeta varia de 1,19 milhões quilômetros a quase 1,26 milhões quilômetros o que acarreta marés que flexionam a superfície da lua, de acordo com Luciano Iess, cientista planetário da Sapienza University de Roma.

Desde que começou a orbitar Saturno, em julho de 2004, a Cassini já passou por Titã mais de 80 vezes. Desses voos, no mínimo seis foram rasantes sobre a sua atmosfera, assim obtendo vários dados de informações, que pelas análises sugerem que a superfície do satélite pode subir e descer até 10 metros a cada órbita, aponta Iess. Esse nível de alteração sugere que o interior de Titã é relativamente deformável, relata a equipe na revista cientifica Science.

Além da comprovação de marés em Titã, logicamente numa escala bem diferente das ocorridas no nosso planeta, agora podemos ver um fenômeno conhecido aqui na Terra, as ondas, pelas quais moldam a superfície do satélite via erosão.

Oceano global de Titã

Vários modelos da estrutura interna do satélite, sugerem ele ser flexivel – incluindo um modelo em que Titã é sólido, porem macio e maleável internamente. Mas outro modelo mais provável de Titã é aquele em que uma camada de gelo com dezenas de quilômetros de espessura flutua sobre um oceano global. As descobertas da equipe, em conjunto com os resultados de estudos anteriores, sugerem que o oceano de Titã possa estar a não mais de 100 km da superfície do planeta.

Somente a flexão de maré da camada gelada de Titã não forneceria calor suficiente para manter a o oceano subterrâneo com forma líquida, aponta Jonathan Lunine, cientista planetário da Cornell University em Ithaca, nos EUA, e coautor do estudo sobre o oceano inferior de Titã. Aliado o efeito das mares com a energia liberada pelo decaimento de elementos radioativos no núcleo do satélite, as reações químicas que desidratam muitos dos silicatos ali presentes e as pequenas quantidades de amônia que somados evitariam que o oceano interno congelasse.

Monções de Titã

A maior satélite de Saturno tem chuvas e líquidos escorrendo pela superfície. Chove metano em Titã, e este gás em estado líquido é a "água" daquele satélite de Saturno, segundo anunciaram os pesquisadores da Agência Espacial Européia (ESA). 

Depois de analisados os dados enviados pela sonda Huygens, os cientistas confirmaram que o metano líquido cobre grandes áreas da superfície de Titã e tem papel importante numa espécie de regime climático. 

"Havia chovido no lugar onde a Huygens pousou, talvez dois dias antes do pouso", disse o americano Marty Tomasko, que comandava a equipe de imagens da missão Cassine á Titã. Há enormes evidências de fluxos líquidos regulares em regime sazonal. Ainda que não pareça haver chuva todos os dias, possivelmente haja um regime de precipitação regular na superfície. 

Nuvens de Titã.

O metano pode existe na forma líquida em Titã por causa da temperatura de cerca de 180ºC negativos. Mas o gás é também, junto com o nitrogênio, um componente-chave no clima do maior satélite de Saturno. 

As monções no satélite demonstram que existe um padrão a ser seguido no quesito meio ambiente, diferentemente do fator ora climático, ora atmosférico! Mesmo com elementos tão diferentes, mas com propriedades químicas compatíveis vemos em Titã um mundo irmão da Terra em aparência e similaridades físicas! Mas todos estes pontos a favor seriam suficientes para abrigar vida exótica, mas não como a conhecemos. Caso sim de encontrar vida, seria a carta branca para confirmar haver vida em qualquer parte do nosso cosmos.

O Ciclo do metano de Titã

O metano nas temperaturas comuns de Titã encontra-se no estado gasoso, mas a atmosfera de Titã destrói gradualmente o metano que vai para a atmosfera superior num processo conhecido como o ciclo do metano. Contudo, os compostos mais complexos de carbono, formados a partir de metano são líquidos a essas temperaturas. Estes compostos caem sob a forma de chuva e formam lagos com alguns metros de profundidade, talvez cobertos por blocos de gelo de metano e amoníaco. 

Os lagos aparentemente evaporam-se, mas nenhum processo químico ou físico nas condições de Titã permite a nova transformação destes compostos novamente em metano. A maior parte do metano deve ter origem na superfície ou através dos já comentados criovulcões, estes que alimentam novamente a atmosfera e que depois condensam-se voltando a cair em forma de chuva de metano, completando o ciclo. A Huygens também indicou que periodicamente chove fora metano líquido outros compostos orgânicos na superfície.

Este provável ciclo do metano em Titã, em parte, assemelha-se ao ciclo da água na Terra. Apesar disso, Titã é um mundo impróprio para ser visitado já que o metano é mortal para o homem e a temperatura é extremamente baixa.

As estações de Titã

Na superfície, a temperatura de Titã é de cerca de -179 °C. Nesta temperatura o gelo de água não sublima, criando uma atmosfera com praticamente nenhum vapor de água.

As temperaturas variam pouco do equador para os polos e do dia para a noite, onde a temperatura raramente deverá chegar aos -50 °C ao meio-dia. Tal como a Terra, Titã tem estações do ano, e cada estação do ano equivale a sete anos completos na Terra, já que Saturno demora quase 30 anos a dar uma volta ao Sol. A observação de tempestades na região sul do polo Sul de Titã em Junho de 2005, onde é Verão no hemisfério Sul, levou a especular que uma área escura poderia ser um reservatório de chuvas de metano em Titã.

Vida em Titã

Os espectrógrafos da Voyager 01 deram a conhecer a existência de moléculas orgânicas, e em particular de hidrocarbonetos já complexos de metano, que já tinham sido detectados a partir da Terra, mas também de acetileno e outros compostos num mundo que se revelou interessante para os exobiólogos. Foi também descoberto ácido cianídrico (HCN), uma molécula um tanto simples composta por três átomos, mas que são as bases azotadas do DNA, o código da vida.

Como existe metano e monóxido de carbono em quantidade suficiente e Titã está suficientemente próximo do Sol, o planeta pode ser afetado pela luz ultravioleta. As radiações mais fortes do Sol, na alta atmosfera de Titã, leva a que as moléculas do Metano (CH4) formem moléculas mais complexas. Os hidrocarbonetos mais pesados aglomeram-se e produzem as opacas camadas de aerossol alaranjado com 200 km de altura, até serem demasiado pesados e, assim, descem à superfície. Lentamente e durante a história este satélite, uma contínua camada orgânica foi cobrindo toda a superfície até, pelo menos, centenas de quilômetros. Devido a isto, Titã tem semelhanças com a Terra primordial. Titã tem sido visto como uma Terra primitiva no congelador, com o embrião da vida congelado.

A existência do criovulcanismo em Titã tem importantes implicações exobiológicas, já que expõe os orgânicos da superfície à água líquida. A química aquosa permite que os hidrocarbonetos formem espécies pré-bióticas mais evoluídas e oxidadas, tais como aminoácidos. Num modelo feito, e como uma abóbada de apenas 1 km de altura levaria 5 x 10³ anos a se congelar com lava feita inteiramente de água líquida, e levaria até 12 x 10³ anos caso fosse de amônia desidratada, permitindo a que a química pré-biótica evolua bem mais do que foi experimentado em laboratórios na Terra.

Assim, Titã tal como Europa e o planeta Marte, está no topo da lista dos corpos celestes onde se pode encontrar formas de vida primitiva. Daqui a 5 bilhões de anos quando o Sol ampliar 50 vezes o seu tamanho, Titã vai receber a mesma quantidade de energia solar que a Terra recebe hoje. Hipoteticamente e por um curto período de tempo, o satélite poderia tornar-se num mundo oceânico onde a vida como a conhecemos prosperaria.

FONTES DE INFORMAÇÃO:

pt.wikipedia.org/wiki/Titã_(satélite),

Agência Espacial Européia (ESA),

UFRGS,

Folha de São Paulo,

Planetário da Sapienza University de Roma,

www.megacurioso.com.br

www.youtube.com/watch?v=hxHB8iBqi5o

Revista cientifica Science,

BBC Brasil,

exame.abril.com.br,

info.abril.com.br,

hypescience.com/tita-lua-saturno,

www2.uol.com.br/sciam/.../lago_e_praias_em_tita_lua_de_saturno.html,

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