Uma nova análise de dados de naves espaciais recolhidos há mais de uma década sugere que a maior lua de Saturno, Titã, pode não ter um vasto oceano sob a sua superfície gelada como os cientistas pensavam. Em vez disso, viajar através da crosta gelada de Titã pode revelar camadas adicionais de gelo que transitam gradualmente para caminhos lamacentos e bolsas isoladas de água líquida mais próximas do interior rochoso da lua.
As primeiras interpretações dos dados da missão Cassini da NASA a Saturno levaram os cientistas a propor que Titã tem um oceano profundo de água líquida escondido sob o seu gelo. No entanto, quando os investigadores testaram esta ideia utilizando modelos computacionais, os resultados foram inconsistentes com as características físicas observadas nos dados. Uma reanálise mais detalhada levou a conclusões novas – e mais confusas. Os resultados podem levar os cientistas a reexaminar hipóteses sobre outros mundos gelados e a refinar a sua abordagem à procura de vida em Titã.
“Em vez de um oceano aberto como na Terra, estamos olhando para algo mais parecido com o gelo marinho do Ártico ou um aquífero, e isso tem implicações para os tipos de vida que podemos encontrar e a disponibilidade de nutrientes, energia, etc.”, disse Baptiste Journaux, professor assistente de ciências da Terra e do espaço na Universidade de Washington.
O estudo foi publicado em 17 de dezembro em naturezaliderado pela NASA, com contribuições de Journaux e Ula Jones, estudante de pós-graduação em ciências da Terra e do espaço no Laboratório da Universidade de Wisconsin.
O legado da Cassini e a superfície incomum de Titã
A missão Cassini começou em 1997 e durou quase duas décadas, recolhendo uma riqueza de informações sobre Saturno e as suas 274 luas. Titã está envolta em uma atmosfera nebulosa e é o único lugar além da Terra onde se sabe que existem líquidos em sua superfície. Com temperaturas próximas de -297 graus Fahrenheit, o líquido é metano, não água. O metano forma lagos em Titã e até chove do céu.
À medida que Titã orbitava Saturno numa órbita alongada, os cientistas notaram que a lua se esticava e comprimia dependendo da sua posição em relação a Saturno. Em 2008, os investigadores sugeriram que esta aparente curvatura só poderia ocorrer se houvesse um grande oceano abaixo da crosta de Titã.
“A extensão da deformação depende da estrutura interna de Titã. Os oceanos profundos farão com que a crosta se dobre mais sob a gravidade de Saturno, mas se Titã estiver completamente congelado, não se deformará tanto,” disse Jono. “As deformações que detectámos na nossa análise preliminar dos dados da missão Cassini podem ser compatíveis com o oceano global, mas agora sabemos que isso não é tudo.”
Atraso sutil revela interior lamacento
O novo estudo acrescenta um fator importante que estudos anteriores não consideraram totalmente: o tempo. As mudanças na forma de Titã ficam cerca de 15 horas atrás da atração mais forte da gravidade de Saturno. Mover uma substância espessa requer mais energia do que mover um líquido que flui livremente, assim como mexer o mel requer mais esforço do que mexer a água. Ao medir este atraso, os cientistas podem estimar quanta energia Titã absorve à medida que se deforma, fornecendo informações sobre a espessura, ou viscosidade, do seu interior.
Se existisse um oceano líquido global, a quantidade de energia perdida ou dissipada em Titã seria muito maior do que o esperado.
“Ninguém esperava uma dissipação de energia muito forte no interior de Titã. Esta é uma evidência conclusiva de que a estrutura interna de Titã é diferente do que as análises anteriores inferiram,” disse Flavio Petricca, investigador de pós-doutoramento no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e principal autor do estudo.
Com base nestas descobertas, os investigadores propõem que o interior é composto principalmente de lama, com muito menos água líquida do que se supunha anteriormente. Este material lamacento é espesso o suficiente para explicar a resposta retardada à gravidade de Saturno, embora ainda contenha água suficiente para permitir que Titã mude de forma.
Sinais de rádio e física extrema apoiam o modelo
Petlica chegou a estas conclusões analisando as frequências das ondas de rádio emitidas pela sonda Cassini durante a sua passagem próxima por Titã. Journaux ajudou a explicar os resultados usando a termodinâmica. O seu trabalho centra-se na forma como a água e os minerais se comportam sob alta pressão, conhecimento que é fundamental para compreender se outros ambientes planetários podem sustentar vida.
“A camada de água em Titã é muito espessa e a pressão é muito alta, fazendo com que as propriedades físicas da água mudem. A água e o gelo comportam-se de forma diferente da água do oceano na Terra”, disse Jono.
No seu Laboratório de Física Mineral Criogênica Planetária da Universidade de Wisconsin, os pesquisadores passaram anos desenvolvendo métodos para recriar as condições extremas encontradas em outros planetas. Usando este trabalho, Journaux forneceu a Petricca e seus colegas dados que descrevem o comportamento da água e do gelo nas profundezas de Titã.
“Podemos ajudá-los a determinar quais sinais de gravidade devem ver com base em experimentos realizados na Universidade de Wisconsin”, disse Giorno. “É muito gratificante.”
O que a lama significa para a vida em Titã
“A descoberta de uma camada de lama em Titã também tem implicações emocionantes para a busca por vida além do nosso sistema solar”, disse Jones. “Isso expande a gama de ambientes que podemos considerar habitáveis.”
Embora a ideia de um vasto oceano já tenha alimentado o otimismo sobre a vida em Titã, os pesquisadores dizem que imagens mais recentes podem, na verdade, melhorar as chances. A sua análise sugere que as áreas de água doce de Titã podem atingir temperaturas tão elevadas como 68 graus Fahrenheit. Nestes volumes menores de água, os nutrientes estariam mais concentrados do que no oceano maior, o que poderia facilitar a sobrevivência de formas de vida simples.
Embora os cientistas não esperem encontrar peixes nadando nos canais lamacentos de Titã, qualquer vida encontrada lá pode ser semelhante aos organismos encontrados nas regiões polares da Terra.
Journaux também faz parte da próxima missão Dragonfly Titan da NASA, com lançamento previsto para 2028. Os resultados deste estudo ajudarão a informar a missão, e Journaux espera que dados futuros forneçam evidências de vida e forneçam respostas claras sobre se existe um oceano sob o gelo de Titã.
Os coautores incluem Steven D. Vance, Marzia Parisi, Dustin Buccino, Gael Cascioli, Julie Castillo-Rogez, Mark Panning e Jonathan I. Lunine, NASA; Bryna G. Downey, Instituto de Pesquisa do Sudoeste; Francis Nimmo e Gabriel Tobie, Universidade de Nantes; Andrea Magnanini, Universidade de Bolonha; Amirhossein Bagheri, Caltech, e Antonio Sapienza, Universidade de Roma Genova.
A pesquisa foi financiada pela NASA, pela Fundação Nacional Suíça para a Ciência e pela Agência Espacial Italiana.
