Um oceano em Mimas?

Mimas_NAC_ISS_Cassini_130210A lua Mimas, com a sua proeminente cratera Herschel, num mosaico criado com imagens obtidas pela sonda Cassini, a 13 de fevereiro de 2010.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute.

Esconderá Mimas um oceano no seu interior? De acordo com um novo estudo publicado esta semana na revista Science, esta é uma fascinante possibilidade. Partindo de uma análise detalhada de imagens obtidas pela sonda Cassini, os autores descobriram que a amplitude da libração longitudinal de Mimas é superior ao que seria de esperar para um corpo em equilíbrio hidrostático. O fenómeno sugere dois cenários intrigantes: ou a pequena lua tem um oceano no seu interior, ou o seu núcleo tem uma forma semelhante à de uma bola de râguebi.

“Os dados sugerem que algo não está bem, por assim dizer, no interior de Mimas”, afirmou Radwan Tajeddine, investigador da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, e primeiro autor deste trabalho. “A quantidade de oscilação que medimos é duas vezes superior ao previsto.”

Tal como muitas outras luas no Sistema Solar (incluindo a nossa), Mimas tem sempre a mesma face voltada para Saturno – um efeito resultante de uma sincronização entre a sua rotação e a sua órbita em redor do planeta. Esta coincidência resulta de uma ressonância rotação-translação 1:1, provocada pela influência gravitacional de Saturno. A órbita de Mimas é, no entanto, significativamente excêntrica, o que produz uma ligeira oscilação longitudinal ao longo de cada revolução – um fenómeno a que os cientistas chamam de libração longitudinal.

“O estudo das librações pode fornecer informações úteis acerca do que se passa no interior de um objeto”, disse Tajeddine. “Neste caso, está a dizer-nos que esta pequena lua crivada de crateras poderá ser mais complexa do que pensávamos.”

Para medirem as amplitudes de libração longitudinal de Mimas, os investigadores construíram um modelo tridimensional da pequena lua, a partir de imagens de alta-resolução obtidas pela sonda Cassini. Após analisarem o movimento de centenas de pontos de referência na sua superfície, Tajeddine e colegas descobriram que estes oscilam numa amplitude máxima de 6 quilómetros, cerca do dobro do previsto, tendo em conta o diâmetro de Mimas e a excentricidade da sua órbita.

Mimas_Saturno_NAC_ISS_Cassini_261108Mimas em frente de Saturno, numa imagem obtida pela sonda Cassini, a 26 de novembro de 2008.
Crédito: NASA/JPL/Space Science Institute.

Após testarem vários modelos do interior da pequena lua, os investigadores reduziram as hipóteses apenas a dois cenários possíveis: uma estrutura composta por um núcleo rochoso muito alongado rodeado por uma camada de gelo esférica, ou um oceano subsuperficial isolado por uma espessa camada de gelo.

Se se confirmar o primeiro cenário, esta poderá ser uma pista fundamental para a evolução de Mimas desde a sua formação, há mais de 4 mil milhões de anos. De acordo com os investigadores, o núcleo poderia ter adquirido a sua forma invulgar, se se tivesse formado numa região muito mais próxima de Saturno, onde as forças de maré são mais intensas. A pequena lua poderia, depois, ter migrado para uma órbita mais exterior, acumulando na sua superfície camadas sucessivas de gelo, que por serem mais deformáveis, adquiririam uma forma mais esférica. No entanto, seria de esperar a presença de vestígios desse núcleo fóssil emergindo na superfície de Mimas, algo que os investigadores não encontraram.

O cenário alternativo é a presença de um oceano de água líquida, cerca de 24 a 31 quilómetros abaixo da superfície envelhecida da pequena lua. Com cerca de 396 quilómetros de diâmetro, Mimas é demasiado pequena para conservar o calor interno gerado ao longo da sua história pelos elementos radioativos acumulados durante a sua formação, pelo que terá sido necessária outra fonte de energia para manter um oceano subsuperficial. Os investigadores sugerem que a sua órbita poderá ter sido mais excêntrica no passado, o que poderia ter assegurado calor de maré suficiente para derreter o gelo no seu interior.

Caso se confirme esta possibilidade, Mimas juntar-se-á ao clube de objetos no Sistema Solar, cujos interiores poderão albergar oceanos de água líquida, um grupo onde estão incluídas as luas jovianas Europa, Ganimedes e Calisto, os satélites de Saturno Encélado e Titã, e a companheira de Plutão, a lua Caronte. A Cassini irá sobrevoar a superfície de Mimas, a 13 de janeiro de 2016, a uma distância de 28 mil quilómetros. Este será o mais próximo de um conjunto de encontros agendados para 2016 e 2017 – uma mão cheia de oportunidades para os cientistas poderem recolher mais dados que possam ajudar a esclarecer esta questão.

Podem encontrar mais pormenores acerca deste trabalho aqui.

2 comentários

    • Filipe Barroso on 19/10/2014 at 14:34
    • Responder

    A confirmar-se o segundo cenário, tal não significaria que o oceano está a congelar até congelar por completo?

    Já agora, num assunto não relacionado. Numa discussão com um amigo meu, surgiu a questão de qual seria o melhor escala a usar, a escala longa ou a curta. Gostaria de saber a opinião dos autores do blog sobre qual a melhor sistema a aplicar em termos matemáticos, é mais lógico ou facilita a compreensão.

    Obrigado.

    1. Olá Filipe,

      Caso se confirme o segundo cenário, faltará perceber quais os mecanismos responsáveis pela sua formação. A órbita de Mimas tem uma excentricidade relativamente elevada ( 0,0196) e é significativamente perturbada pelas luas vizinhas Encélado, Tétis e Dione. Neste momento, Mimas encontra-se numa ressonância orbital 2:1 com a lua Tétis, e há evidências de que no passado poderá ter estado envolvida em múltiplas ressonâncias orbitais, em particular com as luas Dione e Encélado.

      Estas ressonâncias poderão ter criado fricção de maré suficiente para aquecer o interior de Mimas ao ponto de formar um oceano subsuperficial. No entanto, não há consenso relativamente à situação atual. Os autores deste trabalho especulam que neste momento a excentricidade da órbita seria suficiente para manter um oceano de água líquida no interior de Mimas. Outros cientistas argumentam, porém, que as marés do oceano eliminariam a excentricidade da órbita em poucos milhões de anos, o que por sua vez acabaria com a única coisa que mantém o oceano líquido.

      Quanto à questão das escalas, eu prefiro a escala longa, porque sou português e habituei-me a usá-la. No entanto, em termos matemáticos, a escala curta está igualmente correta. 😉

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