Luas oceânicas do sistema solar externo sugerem vulcões de gelo, fontes hidrotermais e a tentadora chance de habitabilidade.
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| Os mundos oceânicos em todo o nosso sistema solar podem ser o lar de um fenômeno conhecido como criovulcanismo, no qual vulcões entram em erupção, ejetando voláteis como amônia. Na representação deste artista, um criovulcão está em erupção na lua de Netuno, Tritão. Crédito: Mark Garlick/Science Photo Library. |
"Você pode imaginar que 'mais água do que na Terra' é agora possivelmente uma coisa comum em outros lugares do sistema solar?", perguntou Steve Vance, cientista planetário do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e cientista do projeto da missão Europa Clipper da agência.
A Terra pode ser o mármore azul mais vistoso, mas as luas de Júpiter, Europa e Ganimedes, as luas de Saturno, Encélado e Titã, e mais objetos no sistema solar externo se revelaram mundos oceânicos notavelmente ativos. Suas superfícies mostram evidências de recapeamento vibrante em escalas de tempo mais curtas do que imaginávamos. Seus interiores estão repletos de formas exóticas de gelo e vastos mares de água. Eles podem ter fontes hidrotermais alimentando os oceanos. Todas essas características se somam à habitabilidade potencial.
O motor de grande parte desse dinamismo é o vulcanismo. Nas profundezas do interior dessas luas poderia estar o vulcanismo de silicato tão comum na Terra, enquanto uma forma mais exótica de vulcanismo pode agitar suas superfícies geladas. A mistura de calor, água, gelo e rocha torna esses mundos fascinantes para os cientistas planetários e da Terra.
Essas luas vulcânicas e geladas poderiam hospedar vida? O que é preciso para criar zonas habitáveis no sistema solar exterior? Pistas desses mundos oceânicos podem mudar a forma como buscamos mundos habitáveis e ajudar a informar como a vida pode surgir em toda a galáxia.
A necessidade de se manter aquecido
Todos os mundos oceânicos, incluindo a Terra, precisam de uma coisa: calor.
Em nosso planeta, o calor se origina de duas fontes. O calor que mantém nossos oceanos líquidos vem principalmente do Sol. Todo esse calor interno deve ir para algum lugar – "É realmente difícil para um objeto tão grande tirar todo o seu calor radioativo", explicou Vance – e o vulcanismo é um mecanismo eficiente para fazer isso acontecer.
No sistema solar externo, algo mais é necessário para gerar o calor que permite água líquida e vulcanismo. A essas distâncias, o Sol não fornece energia suficiente para manter a água líquida e, embora as luas de gigantes gasosos sejam consideráveis – algumas maiores que Mercúrio – elas ainda são muito pequenas para hospedar a quantidade de decaimento radioativo ou calor residual necessário para alimentar os tipos de vulcanismo familiares na Terra.
Grande parte do calor encontrado dentro desses mundos oceânicos vem das forças de maré. À medida que gira em torno de um gigante gasoso em conjunto com outras luas, a própria lua oceânica é esticada e distorcida regularmente. Parte dessa energia é convertida em calor.
Vemos isso de forma mais dramática no interior das quatro luas galileanas de Júpiter, Io. Sua órbita em torno de Júpiter e suas interações com Calisto, Europa e Ganimedes significam que Io é atormentado a ponto de ser o corpo vulcanicamente mais ativo do sistema solar.
Io, Lua de Júpiter com uma pluma vulcânica. Vista desde a sonda New Horizons em 2007.
Os efeitos das marés nas outras luas de Júpiter são menos dramáticos, mas ainda fortes o suficiente para às vezes permitir oceanos de água líquida sob conchas espessas e geladas. No caso de Europa, o aquecimento das marés pode até ser suficiente para que o magma se forme em seu manto rochoso.
Não temos evidências diretas de vulcanismo de silicato em nenhuma dessas luas além de Io, mas modelos indicam que seus interiores podem conter calor suficiente para causar o derretimento da rocha.
"O que resta saber é quanto... há ligação térmica e dinâmica entre o vulcanismo de silicato no interior e o que acontece acima dele", explicou Sarah Fagents, vulcanóloga planetária da Universidade do Havaí em Mānoa.
Criovulcanismo
Essas luas podem realmente ser a fonte não de um, mas de dois tipos de vulcanismo: o vulcanismo de silicato e seu primo distante, o criovulcanismo.
O criovulcanismo descreve o processo no qual um vulcão entra em erupção com voláteis como a amônia (em oposição aos silicatos como o feldspato) em um ambiente abaixo do ponto de congelamento dos voláteis. No sistema solar externo, as superfícies da maioria dos objetos são tão frias que a água é sempre congelada. Isso é parte do motivo pelo qual as imagens de potencial criovulcanismo das missões Voyager, Galileo e Cassini da NASA foram tão surpreendentes para os cientistas.
As plumas de Encélado, como se pode ver na imagem a seguir, são quase certamente exemplos de criovulcanismo, que podem ter contribuído para características como as cristas de Europa e as montanhas de Titã.
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| Plumas geladas se espalham do polo sul de Encélado nesta sequência de imagens da espaçonave Cassini. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute, Domínio Público. |
Duas teorias principais surgiram para como a água líquida (criomagma) pode entrar em erupção e, em ambas, as forças de maré novamente entram em jogo. A primeira teoria envolve o estiramento e compressão das marés que os mundos oceânicos experimentam ao orbitar seu planeta natal. Esses processos de maré podem fazer com que bolsões de água pressurizem durante certas partes da órbita da Lua e potencialmente desencadeiem erupções.
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| Uma teoria de como as plumas de Encélado podem se formar depende do interior da lua aquecido pelas marés. Crédito: Superfície: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute; interior: LPG-CNRS/U. Nantes/U. Angers; composição gráfica: SEC. |
A segunda teoria, proposta por Fagents em 2003 e desenvolvida por Elodie Lesage, do Laboratório de Propulsão a Jato, considera a transição da água para um sólido e o aumento de volume que a acompanha, que pode ser uma força poderosa. Na Terra, por exemplo, pode destruir montanhas com geadas. Em um mundo oceânico como Europa, onde bolsões de água líquida podem residir na concha gelada, o aumento do volume de gelo aumentaria a pressão nesses bolsões.
"Você tem bolsões de derretimento na crosta, e eles têm excesso de pressão agindo sobre eles", explicou Quick. "Estamos assumindo que esses bolsões não necessariamente vão se deformar dentro do gelo quebradiço para acomodar o excesso de pressão. A única maneira de aliviar a pressão é ter fraturas cheias de líquido que são criadas pela pressurização dessas bolsas para subir à superfície."
"É surpreendente quantos tipos de recursos vemos que poderiam ser criovulcânicos", disse Fagents. "Nós realmente não temos uma arma fumegante, exceto Encélado."
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| Este gráfico ilustra como os cientistas da missão Cassini da NASA pensam que a água pode interagir com a rocha no fundo do oceano da lua gelada de Saturno, Encélado. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute, Domínio Público. |
"Se você pensar em luas como Europa e Encélado, onde há oceanos que ficam bem em cima de mantos rochosos, isso significa que eles têm um fundo do mar", disse Quick. "Se esse material rochoso estiver quente de alguma forma, esperamos que haja fontes hidrotermais e o tipo de química que vemos no fundo do mar da Terra."
Fontes e Créditos:
