As Luas de Netuno

Por Sabine Stanley, Ph.D., Universidade Johns Hopkins

Algumas semanas após a descoberta de Netuno, uma única lua foi encontrada em 1846. Embora Urano e Netuno sejam bastante semelhantes em em termos de composição e estrutura, seus sistemas de luas são muito diferentes. Sabe-se agora que Netuno tem pelo menos 14 luas, mas apenas uma dessas luas, Tritão, é grande o suficiente para ser esférica. Compare isso com quatro luas redondas em Júpiter, sete em Saturno e cinco em Urano.

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O tamanho de Tritão

Em termos de tamanho, Tritão é a sétima maior lua do planeta sistema. Tem quase o dobro do diâmetro de Titânia (a maior lua de Urano), mas é menor que a Lua da Terra; e é cerca de 10% menor em diâmetro do que Europa, a menor das quatro luas redondas de Júpiter. Tritão tem apenas cerca de metade do diâmetro do Ganimedes de Júpiter ou Titã de Saturno. No entanto, Tritão é cerca de 10% mais denso que a lua de Saturno, Titã, sugerindo uma fração maior de rocha em Tritão e uma fração menor de gelo – talvez rocha e gelo.

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Tritão, um satélite irregular

O gelo é o motivo pelo qual Titã e Tritão são muito menos densos que a Lua da Terra. O que torna Tritão verdadeiramente extraordinário em comparação com todas as outras grandes luas redondas do sistema solar é que ele é um satélite irregular. Isso significa que não se formou a partir de um disco de acreção ao redor de Netuno. Em vez disso, Tritão foi capturado pela gravidade de Netuno em algum momento no passado. Sabemos que Tritão é uma lua capturada porque sua órbita é retrógrada.

Tritão está orbitando Netuno na direção oposta que Netuno está girando. Esse é um sinal chave de que Tritão não se formou a partir de um disco de acreção ao redor de Netuno. A órbita de Tritão também é inclinada cerca de 23 ° em relação ao equador de Netuno – outro sinal de que Tritão é um objeto capturado.

De onde veio Tritão?

Então, de onde veio o Triton? Muito provavelmente, veio do cinturão de Kuiper. Esta é a região do sistema solar logo após a órbita de Netuno que abriga muitos outros corpos gelados conhecidos semelhantes em tamanho a Tritão. O mais famoso residente do cinturão de Kuiper é Plutão. Alguns objetos do cinturão de Kuiper, incluindo Plutão, são conhecidos por terem órbitas elípticas que cruzam a órbita de Netuno. Portanto, não é muito surpreendente que um desses objetos possa ter tido um encontro com Netuno no passado e sido capturado pela gravidade de Netuno.

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O impacto da captura de Tritão em Netuno

Agora, a captura de Tritão teria cobrado seu preço tanto em Tritão quanto no sistema de Netuno. Pode não ser uma coincidência que Netuno não tenha luas regulares esféricas.

Imagine se Netuno tivesse originalmente um sistema de luas regulares que se formou a partir de um disco de acreção. Em seguida, Tritão chega rapidamente, e as interações gravitacionais entre Tritão e essas luas provavelmente teriam interrompido suas órbitas: talvez dando-lhes grandes excentricidades ou inclinações, fazendo com que colidissem com Netuno ou escapassem completamente do sistema de Netuno.

Nereida, uma pequena lua de Netuno pode ser uma prova disso. A distância Nereida tem uma órbita extremamente excêntrica que pode ser o resultado de interações gravitacionais durante a captura de Tritão.

Esta é uma transcrição da série de vídeos A Field Guide to os planetas. Assista agora, no The Great Courses Plus.

The Capturing Impact on Triton

E como foi o voo livre Objeto do cinturão de Kuiper para uma lua capturada afetando Tritão? Desde sua captura, as forças de maré de Netuno agiram para trazer a rotação de Tritão para uma ressonância de rotação-órbita. Tritão agora mantém uma face voltada para Netuno o tempo todo, assim como nossa Lua faz com a Terra, e viaja em uma órbita muito circular.

Tritão orbita muito perto de Netuno – cerca de 10% mais perto do que a nossa Lua orbita a Terra. E uma vez que Netuno é cerca de quatro vezes maior em diâmetro que a Terra – considerando que Tritão é cerca de 20% menor em diâmetro que a Lua da Terra – isso significa que Tritão parece quase do mesmo tamanho no céu da superfície de Netuno que a Lua da Terra nos parece. É muito incomum uma lua irregular orbitar tão perto de seu planeta hospedeiro.

Previsões para a órbita de Tritão

As forças das marés agindo em Tritão tão perto de Netuno têm dois efeitos importantes sobre o lua. Primeiro, as forças das marés estão mudando a órbita de Tritão.Tritão está lentamente espiralando para dentro em direção a Netuno. As previsões sugerem que atingirá o limite de Roche de Netuno em cerca de 3,5 bilhões de anos. Nesse ponto, Tritão começará a se separar das esmagadoras forças das marés de Netuno.

Então, em alguns bilhões de anos, se você estava pensando em se mudar para Tritão na época em que nosso Sol se transforma em uma estrela gigante vermelha e nossa Terra não é mais habitável, não se surpreenda se encontrar um novo sistema de anéis em torno de Netuno, em vez de uma lua.

A superfície de Tritão

As forças das marés não estão apenas puxando Tritão para dentro. Essas interações de maré também estendem e flexionam o interior de Triton, causando aquecimento. Este aquecimento resultou em atividade geológica na superfície de Tritão. Nossas melhores vistas de Tritão vieram do sobrevoo da Voyager 2. A abordagem mais próxima foi a 40.000 quilômetros da lua, e a Voyager foi capaz de obter imagens de 40% da superfície de Tritão.

Os outros 60% permanecem um mistério. Mas esses 40% revelam um mundo geologicamente rico e variado. Mais da metade da superfície é coberta com nitrogênio congelado. O restante é uma combinação de gelo de água e dióxido de carbono congelado – isto é gelo seco.

Tonalidade Rosada ou Tholins de Tritão

A superfície tem uma tonalidade rosada graças à presença de compostos orgânicos na superfície. Estes podem ser tholins como vimos na lua de Saturno, Titã. Eles podem ser causados quando o metano é quebrado pela luz solar e seus componentes são então remontados em moléculas orgânicas maiores.

Crateras e outras mudanças geológicas na superfície de Tritão

A superfície é coberta por sinais de mudança geológica, mas não há muitas crateras em Tritão. A contagem de crateras indica que a superfície de Tritão é muito jovem, com as regiões mais antigas com cerca de 50 milhões de anos. As regiões mais jovens são estimadas em cerca de seis milhões de anos. Ainda assim, Tritão exibe cristas, vales, penhascos e planícies vulcânicas que vemos em outros mundos.

Cantalupo como formas no hemisfério ocidental de Tritão

Mas também há alguns terrenos que não são vistos em nenhum outro lugar do sistema solar. Na parte do hemisfério ocidental que foi fotografada, Tritão parece um melão! Um padrão irregular de fossos ou depressões, com cerca de 30 quilômetros de diâmetro, e cristas com várias centenas de metros de altura cobrem a superfície aqui. Em alguns lugares, as cristas são uma reminiscência da superfície da lua de Júpiter, Europa, e indicam o movimento tectônico da casca de gelo.

Não sabemos como o terreno do melão se formou. Uma hipótese é que as cristas e poços se formam onde plumas de gelo sólido mais quente empurram contra a superfície, causando as áreas elevadas ao redor dos poços.

Os diferentes terrenos da região polar sul de Tritão

A região polar sul de Tritão apresenta um terreno muito diferente. Aqui, vemos uma calota de gelo de nitrogênio congelada coberta de gêiseres. Esses gêiseres expelem gás nitrogênio na atmosfera de Tritão. A Voyager 2 até pegou erupções em andamento, com plumas atingindo oito quilômetros de altura! Essas erupções de nitrogênio colocaram Tritão em um grupo seleto de mundos do sistema solar onde observamos erupções ativas. As outras são as luas de Júpiter Io, que em erupção magma rico em enxofre; e Europa, que entra em erupção o gelo de água; e a lua Enceladus de Saturno que entra em erupção o gelo de água; e, claro, a Terra, que emerge magma.

Evidência de ventos e nuvens em Tritão

A Voyager 2 também viu manchas de nuvens de nitrogênio cerca de um quilômetro acima da superfície de Tritão. Também temos evidências de ventos em Tritão. Não podemos medir os ventos diretamente, mas as plumas de gás nitrogênio dos gêiseres de Tritão são sopradas pelos ventos.

As plumas coletam poeira e partículas orgânicas da atmosfera, são levadas pelo vento e, por fim, caem para a superfície. Podemos ver rastros daquela poeira levada pelo vento a cerca de 150 quilômetros de distância dos gêiseres. E as trilhas estão todas do mesmo lado dos gêiseres, o que significa que podemos até medir a direção do vento em Tritão.

As estações de Tritão

Tritão também experimenta as estações muito longas de Netuno, cada uma com cerca de 40 anos terrestres. Como Tritão tem uma órbita inclinada em torno de Netuno, a geometria funciona de modo que durante partes do ano de Netuno, o pólo de Tritão aponta para o Sol. Isso mantém um hemisfério em constante luz do dia e o outro na constante noite. É semelhante ao cenário de Urano e algumas de suas luas, mas dura ainda mais.

Observações de mudanças sazonais em Tritão

Já observamos dicas de mudanças sazonais em Tritão. Primeiro, a lua parece estar ficando mais pálida ou menos vermelha. Isso pode ser devido a novas camadas de nitrogênio congelado caindo e cobrindo os tholins na superfície.Também há indícios de que a atmosfera está ficando mais densa, talvez devido ao aquecimento da superfície que causa a evaporação de mais nitrogênio.

As Outras Luas de Netuno

Tritão e Nereida eram as únicas luas conhecidas por orbitarem Netuno até que a Voyager 2 visitou o planeta. A Voyager encontrou mais seis pequenas luas, depois outras foram descobertas usando telescópios baseados na Terra. As quatro luas mais internas da órbita de Netuno dentro dos anéis de Netuno podem ter algumas influências de pastor em manter alguns dos anéis bastante estreitos, semelhante ao que é visto em alguns dos anéis de Saturno e Urano.

Os anéis de Netuno

Os anéis de Netuno são bastante escuros, semelhantes aos anéis de Urano. Mas as partículas que compõem os anéis de Netuno são poeira do tamanho de um micrômetro, em vez da bola de basquete para partículas do tamanho de uma casa em Urano. Isso torna os anéis de Netuno mais semelhantes aos de Júpiter. A descoberta acidental dos anéis de Urano em estudos de ocultação em 1977 é o que motivou os cientistas a usar um método semelhante para tentar encontrar anéis em torno de Netuno.

Mas detectar anéis em Netuno provou ser mais desafiador para os estudos de ocultação. Eventualmente, o sobrevôo da Voyager 2 em 1989 encontrou conclusivamente cinco anéis em torno de Netuno. Três dos anéis são estreitos e os outros dois são muito mais largos.

Perguntas comuns sobre as luas de Netuno