Voltando aos dados da Voyager 2, os cientistas descobriram outro segredo sobre Urano

Olá leitor! Meu nome é Irina, estou conduzindo um canal de telegrama sobre astrofísica e mecânica quântica "Quant" . Hoje preparei para você uma tradução de um artigo sobre o planeta Urano, ou melhor, sobre seu segredo, que foi descoberto recentemente.

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A Voyager 2 tirou essa foto em 14 de janeiro de 1986, quando se aproximava do planeta Urano. A cor azulada e nebulosa do planeta se deve à presença de metano em sua atmosfera, que absorve ondas vermelhas de luz.

Após oito anos e meio de sua grande jornada pelo sistema solar, a sonda Voyager 2 da NASA estava pronta para uma nova reunião. Isso aconteceu em 24 de janeiro de 1986, e em breve ele se encontrará com o misterioso sétimo planeta, Urano gelado.
Nas próximas horas, a Voyager 2 voou a 50.600 milhas (81.433 quilômetros) dos picos nublados de Urano, coletando dados que revelaram dois novos anéis, 11 novas luas e temperaturas abaixo de 353 graus Fahrenheit (menos 214 graus) Celsius). O conjunto de dados ainda é a única dimensão aproximada que já fizemos no planeta.

Três décadas depois, os cientistas, depois de reexaminarem esses dados, descobriram outro segredo.
Sem o conhecimento de toda a comunidade de física espacial, 34 anos atrás, a Voyager 2 voou através de um plasmoide, uma bolha magnética gigante que poderia levar Urano ao espaço. Essa descoberta levanta novas questões sobre o meio magnético único do planeta.

A atmosfera dos planetas em todo o sistema solar penetra no espaço. O hidrogênio sobe de Vênus para se juntar ao vento solar, um fluxo contínuo de partículas saindo do sol. Júpiter e Saturno jogam bolas de seu ar eletricamente carregado. Até a atmosfera terrestre está vazando. (Não se preocupe, ela ficará aqui por mais um bilhão de anos).

Esses efeitos são insignificantes na escala do tempo humano, mas com um tempo suficientemente longo, um vazamento atmosférico pode mudar radicalmente o destino do planeta. Como exemplo, considere Marte.

"Marte costumava ser um planeta úmido com uma atmosfera densa", disse Gina Dibraccio, física espacial do Goddard Space Flight Center da NASA e pesquisadora do projeto Mars Atmosphere and Volatile Evolution, ou a missão MAVEN. "Ele evoluiu ao longo do tempo" - 4 bilhões de anos de vazamento no espaço - "para se tornar o planeta seco que vemos hoje".



O campo magnético de Urano. A seta amarela indica o Sol, azul claro indica o eixo magnético de Urano e azul escuro indica o eixo de rotação de Urano.

A fuga atmosférica é controlada pelo campo magnético do planeta, o que pode ajudar e dificultar esse processo. Os cientistas acreditam que os campos magnéticos podem proteger o planeta refletindo as explosões do vento solar que destroem a atmosfera. Mas eles também podem criar oportunidades de vôo, como bolas gigantes que se separam de Saturno e Júpiter quando as linhas do campo magnético se enroscam. De qualquer forma, para entender como a atmosfera está mudando, os cientistas prestam muita atenção ao magnetismo.

Essa é outra razão pela qual Urano é um mistério. O vôo da Voyager 2 em 1986 mostrou o quão magneticamente estranho é este planeta.

"A estrutura, a maneira como ela se move ...", diz Dibraccio, "Urano realmente existe por si só."

Diferente de qualquer outro planeta em nosso sistema solar, Urano gira quase perfeitamente de lado, fazendo uma revolução completa em 17 horas. O eixo de seu campo magnético está a 60 graus do eixo de rotação; portanto, quando o planeta gira, sua magnetosfera, o espaço cortado por seu campo magnético, oscila como uma bola de futebol mal lançada. Os cientistas ainda não sabem como modelá-lo.

Essa estranheza atraiu Dibraccio e seu co-autor Dan Gershman, colega de física espacial, ao projeto. Ambos faziam parte de uma equipe que desenvolvia planos para uma nova missão para os "gigantes do gelo" Urano e Netuno, e procuravam enigmas que pudessem ser resolvidos. O estranho campo magnético de Urano, medido pela última vez há mais de 30 anos, parecia um bom ponto de partida.

Portanto, eles carregaram as leituras do magnetômetro Voyager 2, que rastreavam a força e a direção dos campos magnéticos próximos a Urano, à medida que a sonda passava. Não tendo idéia do que encontrariam, eles se aproximaram dos estudos anteriores, desenhando um novo ponto de dados a cada 1,92 segundos. Linhas suaves deram lugar a picos e mergulhos serrilhados. E então eles o viram: um pequeno ziguezague com uma grande história.

"O que você acha que poderia ser ... um plasmóide?" Gershman perguntou a Dibraccio, observando esse rabisco.

Os plasmóides, pouco conhecidos durante o voo da Voyager 2, tornaram-se reconhecidos como uma maneira importante de perder massa pelos planetas. Essas bolhas gigantes de plasma, ou gás eletrificado, são arrancadas da extremidade da cauda magnética do planeta - a parte de seu campo magnético que o Sol sopra como um choque de vento. Com tempo suficiente, os plasmóides esquivos podem mesclar íons da atmosfera do planeta, alterando fundamentalmente sua composição. Eles foram observados na Terra e em outros planetas, mas ninguém descobriu plasmoides em Urano - ainda.

"Eu acho que realmente é", disse Dibraccio.



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O plasmoide descoberto por Dibraccio e Gershman levou apenas 60 segundos do vôo de 45 horas da Voyager 2 em Urano. Foi como uma rápida subida e descida nos dados do magnetômetro. "Mas, se você o descrever em uma imagem tridimensional, parecerá um cilindro", disse Gershman.

Comparando seus resultados com os plasmoides observados em Júpiter, Saturno e Mercúrio, eles estimaram que a forma cilíndrica era de pelo menos 127.000 milhas (204.000 quilômetros) de comprimento e até cerca de 250.000 milhas (400.000 quilômetros) de diâmetro. Como todos os plasmoides planetários, estava cheio de partículas carregadas - principalmente hidrogênio ionizado.
As leituras de instrumentos dentro do plasmoide - quando o Voyager 2 passou por ele - aludiram à sua origem. Enquanto alguns plasmoides têm um campo magnético interno torcido, Dibraccio e Gershman observaram laços magnéticos fechados e suaves. Esses plasmoides em forma de loop geralmente se formam quando um planeta em rotação lança pedaços de sua atmosfera no espaço.

"As forças centrífugas assumem o controle e o plasmoide sai", disse Gershman. De acordo com suas estimativas, plasmoides como esse podem ser responsáveis ​​por 15 a 55% da perda de massa da atmosfera em Urano, que é mais do que em Júpiter ou Saturno. É possível que seja dessa maneira que Urano despeje sua atmosfera no espaço.

Como uma fuga de plasmoide mudou Urano ao longo do tempo? Ter apenas um conjunto de observações é difícil de dizer.

"Imagine que uma nave espacial voou através desta sala e tentou caracterizar toda a Terra", diz Dibraccio. "Obviamente, ele não lhe dirá nada sobre o que é o Saara ou a Antártica."

Mas os resultados ajudam a formular novas questões sobre o planeta.
"É por isso que amo a ciência planetária", disse Dibraccio. "Você sempre vai aonde realmente não sabe."