sábado, 7 de março de 2009

Nêmesis, uma estrela silenciosamente mortal

Em fevereiro de 1984 David Raup e J. John Sepkoski Jr. apresentaram o estudo Periodicity of extinctions in the geologic past onde afirmam que a cada 26 milhões de anos acontece na Terra uma extinção massiva de especies. A ideia não era original, já que outros dois investigadores, Fisher e Arthur, previamente tinham sugerido algo semelhante. A novidade é que eles utilizaram uma base de dados mais extensa composta por animais marinhos (vertebrados, invertebrados y protozoários) que lhes permitiu analisar 250 milhões de anos da história recente.

Se esta periodicidade fica estabelecida, a implicação é que dificilmente suas causas sejam puramente biológicas e o ambiente deveria ter um papel preponderante. O ambiente aquí refere ao espaço exterior: Sol, estrelas, Galáxia. E periodicidade é sinônimo de órbita celeste. Rapidamente surgiram dois trabalhos que sugeriam a existência de uma estrela companheira do Sol, sua binária, Nêmesis, a estrela da morte. Para os gregos Nêmesis era a deusa que castigava os arrogantes; Aristóteles a definiu na Ética a Nicómaco como a resposta dolorosa para quem não merece a sua fortuna. Hoje em dia, nêmesis passou a ser um conceito ético: representa o pior enemigo de si próprio, aquele que é o nosso oposto, porém, também nosso semelhante, por exemplo Darth Vader/Anakin Skywalker e Luke Skywalker na saga de Star Wars.

Faz 25 anos, dois grupos de astrônomos fizeram as primeiras hipótesis sobre as características de Nêmesis. No mesmo número da revista Nature, de 19 de avril de 1984, Daniel P. Whitmire e Albert A. Jackson publicaram o trabalho Are periodic mass extinctions driven by a distant solar companion? (Nature 308, 713-715, doi:10.1038/308713a0). Em seu modelo Nêmesis encontra-se a uma distância máxima do Sol de 88.000 UA = 1,4 anos luz com uma órbita muito excêntrica que entra na Nuvem de Oort a cada 20.000 anos produzindo chuvas cometárias com uma periodicidade de 100.000 a 1.000.000 de anos. A estrela teria uma massa de entre 0,0002 a 0,07 massas solares. Por sua parte Marc Davis, Piet Hut e Richard A. Muller escreveram o artigo Extinction of species by periodic comet showers (Nature 308, 715 - 717, doi:10.1038/308715a0) e também concluem que uma anã marrón poderia estar orbitando em torno do Sol, con uma órbita moderadamente excêntrica, e a cada passagem próxima da Nuvem de Oort, uma chuva de um bilhão de cometas poderia ser produzida. No entanto eles calculam que não existe perigo de uma destas chuvas até dentro de 15 milhões de anos.

Desde 1984 distintos grupos de astrônomos buscam sem sucesso encontrar à silenciosa estrela mortal. Sempre chamou a atenção que o Sol, uma estrela ordinária, não tivesse companheira, já que mais da metade das estrelas são sistemas binários. Este fato alentou aínda mais a procura por Nêmesis. que ultimamente é realizada por meio dos grandes telescópios infravermelhos e os telescópios a bordo de satélites, mais preparados para a detecção de pequenas estrelas frias. Devemos ser honestos também e comentar que não todos os biólogos aceitam a periodicidade das extinções massivas, o que tira força à hipótese. Mas nunca ficaremos em paz por não encontra-la porque não teríamos como negar sua existência. E Nêmesis continuará a ser como a deusa grega que pode vir um día qualquer a castigar nossa arrogância.


The bottom line:
No post sobre a Nuvem de Oort comentamos que umas 10.000 estrelas passaram a uma distância tal que interagiram com a Nuvem desde que o Sistema Solar foi criado (dado obtido do artigo de Paul Weissman na Encyclopedy of Astronomy and Astrophysics, Nature Pub. Group). Levando em consideração que a idade do Sistema é de 4,5 bilhões de anos, a cado 450.000 anos deveria ter acontecido uma chuva de cometas... O que diminui a importância da romântica hipótese de Nêmesis.

segunda-feira, 2 de março de 2009

Passagem Próxima de Pequeno Asteróide

O asteróide 2009 DD45, recentemente descoberto, teve hoje, 2 de março as 13:40 UT, sua maior aproximação à Terra, passando a uns 72.000 km de distância. Assim informou o site Space Weather que também indica que o pequeno objeto mede entre 30 e 40 m de diâmetro (semelhante ao suposto asteróide que caiu em Tunguska. Ver nossos posts sobre o tema.) e não oferece risco algúm de colisão com a Terra. A distância de 72.000 km pode ser considerada bastante pequena considerando que representa o dobro da órbita geoestacionária. De uma forma um pouco mais dramática, contabilizando que a Terra se desloca a 30 km/s no espaço, levaria 40 minutos para chegar até a órbita do asteróide, ou seja, se evitou a colisião por 40 minutos de tempo.

domingo, 1 de março de 2009

Os Cometas e a Nuvem de Oort

Num post anterior comentamos sobre o Cinturão de Kuiper, o conjunto de asteróides que se encontram em órbita por trás de Netuno e cujo membro mais conhecido é Plutão. A uma distância de umas 50.000 UA† ou 0,79 anos luz encontra-se um segundo grupo de cometas e asteróides na chamada Nuvem de Oort. Diferentemente do Cinturão de Asteróides entre Marte e Júpiter e do Cinturão de Kuiper, a Nuvem de Oort tem forma tridimensional, algo assim como uma bola de rugby, com um semieixo maior de 100.000 UA e outro de 80.000 UA. Essa nuvem contem entre 1 trilhão e 10 trilhões de objetos formados no interior do Sistema Solar, mas que por diversas colisões com os planetas maiores acabaram sendo lançados onde hoje se encontram. Não existem, porém, observações diretas desta nuvem que foi sugerida pelo astrônomo holandés Jan Hendrik Oort por volta de 1950. A razão da hipótese de Oort foi a comprovação de que os cometas de longo período (mais de 200 anos) parecem surgir de um lugar afastado do Sol por umas 10.000 UA. Posteriores modelos teóricos de formação de sistemas planetários deram a razão à hipótese de Oort. Mas até hoje nem sequer foi observada uma nuvem en outra estrela.




Representação da Nuvem de Oort e do Cinturão de Kuiper.


Toda vez que algúm objeto massivo passa perto da nuvem pode perturba-la fazendo com que centenas de cometas "caian" em direção do Sol produzindo uma chuva cometária. Exemplos de "perturbadores" são as Nuvens Moleculares Gigantes, as forças de maré da Galáxia e outras estrelas. Desde a origem do Sistema Solar, umas 10.000 estrelas passaram a uma distância aproximada de 100.000 UA do Sol chacoalhando a nuvem. A maior parte dos cometas seguiu na direção do movimiento da estrela perturbadora, uma proporção menor caiu em direção ao Sol, alguns foram desviados pelos planetas maiores, muitas vezes enviando-os novamente em direção da Nube.

A maior parte dos cometas que caem em direção ao Sol tem uma órbita parabólica o elíptica, quer dizer, escapam da influência solar e nunca mais voltam. O belíssimo cometa Hale-Bopp que nos deslumbrou no ano de 1997* e cujo periodo orbital é de milhares de anos, deve ter se originado na nuvem de Oort.




Cometa Hale-Bopp, fotografado em avril de 1997. Foto tomada por Mkfairdpm.

Eventualmente alguns destes cometas poderiam impactar contra os planetas, talvez contra a Terra. Assim poderiam produzir extinções massivas, como aquella que acabou com os grandes sauros há 65 milhões de anos. No próximo post vamos falar sobre o tema.


† Lembramos que UA significa Unidade Astronômica e equivale à distância média da Terra ao Sol, ou seja, 149.600.000 km.

* Em avril desse ano voava eu para a Europa quando vi o cometa pela janela do avião. Pensei em avisar os tripulantes para que informaram os passageiros que podiam desfrutar do espetáculo num céu realmente escuro a 10.000 m de altitude. Temi que uma aglomeração de pessoas sobre o lado esquerdo do avião o desestabiliza-se e por isso calei... Agi certo?

terça-feira, 24 de fevereiro de 2009

A importância de Plutão

Plutão foi descoberto em 1930 por Clyde Thombaugh em base às anomalias na órbita de Netuno observadas por Percival Lowell, quem sugeriu que seriam causadas por um nono planeta no Sistema Solar. Lembramos que 5 planetas, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno, eram conhecidos desde tempos remotos. Urano foi descoberto por W. Herschell em 1781, entanto que Netuno foi observado pela primeira vez em 1846 por Johann Galle, baseado nas predições de Urbain Le Verrier (ao mesmo tempo,de forma independente, John Couch Adams também previa a existência de Netuno).

A possibilidade de que outros planetas façam parte do Sistema Solar sempre motivou pesquisas de astrónomos teóricos e observacionais. O milionário Percival Lowel fundou um observatório em Flagstaff (Arizona, EUA) para conduzir a busca do chamado "Planeta X". Faleceu em 1916 sem sucesso (embora parece que sem perceber, em algumas placas fotográficas que ele mesmo tomou encontra-se Plutão). Em 1929 e depois de uma batalha legal pela herança do observatório, a busca foi continuada por Clyde Thombaugh quem encontrou um pequeno objeto orbitando em torno do Sol em 18 de febrero de 1930. O nome de Plutão lhe foi dado por uma menina de 11 anos chamada Venetia Burney (11/07/1918 - 30/04/2009), quem o comentou com seu tio, bibliotecário de Oxford, quem por sua vez o sugeriu ao astrônomo Herbert H. Turner, quem o transmitiu finalmente a Tombaugh. Plutão é o nome alternativo de Hades e Efestos, Deus do Inferno, escuro e frio para os gregos. Dada a distância de Plutão ao Sol, sua escuridão o convertiria num bom exemplo do Mundo das Trevas onde reina o Deus Plutão.

Hoje sabemos que Tombaugh encontrou Plutão por pura sorte, já que as anomalias observadas por Lowell eram na verdade erros astrométricos, ou seja, erros de medição. Mas Plutão se convirtiu no nono planeta do Sistema Solar a partir de 24 de março de 1930. Estudos do planeta mais distante, a 40 Unidades Astronómicas (1 UA = distância Tierra - Sol) foram muito escassos dado seu pequeno tamanho e o baixo albedo (percentagem de luz refletida). Por muitos motivos Plutão é um planeta muito estranho. Quando foi observado que possui um satélite (Caronte) pôde-se determinar com precisão sua massa e determinou-se que não apenas é o menor planeta de todos, mas também menor que muitas luas, dentre elas nosso próprio satélite natural. Em 2005, mais dois satélites de plutão foram achados (Nix e Hydra). Finalmente, em 24 de agosto de 2006, durante uma famosa Assembléia Geral da União Astronômica Internacional na cidade de Praga (Rep. Tcheca), propôs-se classificar Plutão como Planeta Menor, classe hoje em dia rebatizada de plutoide. A decisão levantou muita controvérsia, principalmente dos colegas dos EUA, que parecem se sentir lesados ao perder o único planeta 100% americano. Resulta interessante comentar que o Cinturão de Asteróides também começou com uma polêmica semelhante quando Giuseppe Piazzi descobriu em 1801 Ceres, acreditando que tratava-se de um planeta entre Marte e Júpiter.

Qual é a importância de Plutão? É o objeto mais próximo do Cinturão de Kuiper, um grupo de objetos que está em ressonância 3:2 até 1:2 com Netuno. A ressonância entre órbitas de objetos acontece quando os períodos orbitais têm uma relação fracionária simples como 3:2, 1:2, etc. O significado da ressonância é que existe uma influência gravitatória muito intensa entre ambos, pudendo produzir colisões. (No caso particular de Plutão - Netuno, por motivos diversos, nunca acontecerá um choque entre ambos.) O Cinturão recebeu o nome do astrônomo Gerard Kuiper quem sugeriu sua existência a partir dos cometas de curto período, menor a 200 anos, que deveriam surgir de um lugar próximo ao Sistema Solar. (Oort sugeriu que cometas de longo período provêem de uma nuvem a mais de 10.000 UA.)

Além de Plutão existe uma dúzia de outros objetos con um diâmetro similar (~ 1000 km) no cinturão e milhares com diâmetros menores, as vezes também chamados Transnetunianos. Dada sua remotíssima posição, nunca receberam a visita de uma sonda, até o 14 de julho de 2015 quando a missão da NASA New Horizons, faça sua maior aproximação do sistema Plutão - Caron.



Distribução de asteróides no Sistema Solar. Em verde, o Cinturão de Kuiper.
Figura obtida da Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Pluto.

O estudo do Cinturão de Kuiper é importante porque nos leva à origem do Sistema Solar, e porque pode dar pistas sobre os cometas e asteróides que, eventualmente, cruzan os céus próximos. Plutão não é um planeta, mas isso não tira sua importância dentro do conjunto de objetos do Sistema Solar.

sábado, 21 de fevereiro de 2009

Nasceu a Lua de uma Colisão Gigante?

Existe amplo consenso de que 4,567 bilhões de anos atrás uma nuvem molecular interestelar colapsou começando a formação do Sistema Solar. A maioria dos astrônomos também acredita que a Lua se formou umas dezenas de milhões de anos depois como produto da colisão de um asteróide com uma massa entre um 11% e um 14% da massa da Terra. Eis a teoria da Colisião Gigante. A Terra, recentemente formada, já era ameaçada por uma colisão con um objeto do tamanho de Marte. Em aqueles anos iniciais do Sistema Solar as colisões eram bastante comuns, algo que pode ser comprovado na superficie da Lua analisando a idade dos impactos.

Um dos motivos para aceitar a hipótese da Colisão Gigante é que assim o sistema Terra - Lua obteve uma grande quantidade de momento angular: básicamente relacionado com a energia de rotação. O momento angular do sistema Terra - Lua é maior que o de Vênus, Marte ou o da Terra isolada. Por exemplo: se toda a massa da Lua estivesse dentro da Terra, nossos dias seriam de apenas 4 horas! Se um gigantesco asteróide impactou sobre a Terra, lhe transferiu seu próprio momento angular. As simulações estimam que por meio da colisão poderia se obter até 120% do momento angular atual, que foi perdendo-se depois por causa das marés. (A força de marés produz o movimento planetário de matéria, sendo as águas dos océanos os mais observados. Essa materia dissipa energia por atrito.)

A colisão teria lançado uma quantidade imensa de material ao espaço, 50% do mesmo teria sido rápidamente agregado a altíssima temperatura (milhares de graus) formando a Lua em poucos dias. essa alta temperatura teria facilitado a formação de um mar de magma na superfície lunar.

A hipótese da Colisão Gigante foi proposta há 30 anos por Hartman e Davis. É interessante ver que o geólogo Harrison Hagan "Jack" Schmitt, piloto do Módulo Lunar Eagle da Missão Apollo 17 (Dezembro de 1972) e último ser humano a pisar a Lua, é hoje em dia um dos maiores críticos. Schmitt observa que recentes descobrimentos sobre o interior lunar mostran que se formou a uma temperatura menor que os milhares de graus mencionados antes. Está comprovada também a existência de materiais volátis em uma proporção inadequada para uma origen tão quente. Mesmo as terras raras e outros materiais refratários encontram-se em uma proporção muito alta considerando os milhares de graus da origem lunar. Em suma, Schmitt ressalta o valor do impacto como solução ao problema do momento angular, mas destaca os problemas geológicos derivados desta hipótese. Sua proposta recupera a ideia original de Alfvén e Arrhenius dos anos 50: a Lua foi capturada pela Terra en seu estado inicial de planetessimal.

Não entramos aquí nos detalhes das condições necessárias para que a captura possa existir, mesmo porque o própio Schmitt reconhece que deve buscar-se uma solução completa, por enquanto apenas esboçada. Mas ele está convicto de que a Academia e a Mídia converteram uma hipótese numa Teoria. E como já mencionamos antes no caso de Tunguska, quando todos pensam igual, ninguém pensa.

Referências
O material do presente Blog foi obtido de Moon's Origin and Evolution, alternatives and implications, por H. Schmitt. Capítulo do livro Solar System Update, editado por Blondel e Mason e publicado por Springer.

domingo, 15 de fevereiro de 2009

Sunshine: O Sol agonizante (ST)

Vamos falar novamente de cinema: desta vez um filme que tem o Sol como tema central. Danny Boyle pode ganhar esse ano o Oscar, que lhe escapou com Trainspotting, por Slumdog Millionaire. Mas não é deles que vamos falar aqui. Esse autor multifacetado estreou em 2007 um filme que passou quase despercibido: Sunshine. No protagônico está Capa: um joven físico estrelado por Cillian Murphy (que também participou de Batman Begins). Sunshine é uma opera prima que mistura o gênero de ficção científica com o suspense, uma simbiose entre 2001 Odisseia no Espaço e Alien. Mas, muito mais que isto, é um filme poético, com uma fotografia soberba e um relato contado a um ritmo cadencioso que permite a reflexão.

O que mais me chamou a atenção de Sunshine é o tema: o Sol está apagando, como um velho veterano perde sua força interior e assim seu brilho diminue. Na Terra os invernos são cada vez mais rudos, o Sol é cada vez mais opaco. A solução: enviar uma nave carregada de explossivos e joga-los no Sol para que a energia liberada nas explosões dispare um novo ciclo de atividade solar.

Numa época em que a preocupação maior é com o aumento das temperaturas médias do planeta (embora já nos alertam de que o termo correto é Câmbio Global), falar em esfriamento parece una heresia. É obvio que a solução proposta por D. Boyle é rídicula, não existe neste momento, nenhuma forma de produzir na Terra uma energia que possa ser comparavel à Solar. É fácil ver por que: uma explosão solar libera 100 milhões de vezes mais energia que a que liberaria o arsenal nuclear atual inteiro. Não apenas isto, depositar qualquer forma de energia sobre a superfície solar demoraria em torno de 1 mihão de anos para gerar algúm efeito sobre seu núcleo interno, ali aonde é produzida a fusão nuclear, origem última de sua fabulosa produção energética.

Mas podemos fazer uma concessão ao autor e diretor do filme, porque o resto é de grande qualidade. Os detalhes científicos estão bem cuidados, a fotografia é de grande beleza e ressalta as imágens do Sol observado com câmeras ultravioletas (provavelmente das missões SoHO e Trace). As atuações são muito boas e os conflitos que se representam muito humanos, incluindo a locura produzida pela exposição a um evento de extraordinária magnitude e carregada de simbolismo como é o resgate do Sol, fonte de nossa vida.

Ao final o filme pode ser una desculpa para discutir o papel do Astro Rei, cuja importância é quase esquecida por nossa sociedade atual. Poderia se dizer que não é o Sol que se apaga, mas o homem que lhe deu as costas... Sunshine nos chama a recobrar nosso fervor solar.

Poluição Espacial (de volta a São Paulo)

Depois de um breve período de férias e uma mais longa estadia a serviço em París, voltamos ao nosso Blog para comentar uma notícia que deu a volta ao mundo esta semana. Dois satélites se chocaram no espaço. Ambos eram satélites comerciais de comunicações, um americano (da firma Iridium Satellite LLC) o outro russo (Cosmos 2251) fora de serviço há uma década pelo menos. Trinta anos atrás esse evento teria produzido, no mínimo, um epissódio diplomático. Com a Guerra Fria concluída, a atenção girou agora sobre as causas e consecuências da colisão.

O choque aconteceu a 790 km de altitude sobre as estepas siberianas russas. Ambos os satélites pesavam uns 700 kg, e se deslocavam a uns 8 km/s. Não existe perigo para a vida na Terra: os mais de 600 pedaços que sobraram da colisão, se entrassem na atmosfera, se calcinariam imediatamente. O perigo é para os outros equipamentos no espaço, e para as tripulações. Neste momento tem três astronautas na Estação Espacial Internacional a 354 km de altitude. Em princípio dada a diferença de alturas não parece existir um perigo iminente, mas a NASA diz estar monitorando a situação com atenção.

Isto nos leva ao problema da poluição espacial. Não existe control do que é colocado no espaço. Vinte anos atrás participei de um seminário de um conselheiro da NASA que mostrava o caos em que tinha se convertido a faixa espacial entre 100 a 200 km e propunha uma legislação internacional para evitar futuros problemas a alturas maiores. Não sei o que é que se avanzou neste tema, vamos a intentar descobrir, mas chama a atenção que aconteça uma colisão a 800 km. Para mim é uma demostração de que o caos deslocou-se a alturas maiores.

O problema da colisão não é apenas a perda dos dois satélites (um não funcionava já), mas os pedacinhos (debris em inglês) seguirão por séculos sua órbita. Cada um deles é capaz de produzir sérios danos a um satélite operacional. Imaginen o que um destes estilhaços poderia fazer num astronauta!

As vezes preocupamo-nos muito com os perigos do além e esquecemos de fazer, literalmente, ordem na casa.