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Novo estudo descreve processo geológico por trás das dunas de Titã


Tanto a imagem como a ilustração da região leste de Xanadu, uma região equatorial de Titã, revela uma paisagem alienígena complexa de montanhas, canais de rios e planícies. Os autores sugerem que as áreas brancas são terras altas, áreas elevadas onde finos revestimentos de material orgânico mascaram a camada gelada por baixo. As áreas azuis denotam regiões onde se acumulam materiais gelados.
Crédito: Jeremy Bossier

De acordo com um novo estudo, as dunas varridas pelo vento, em Titã, espalham-se por milhões de quilômetros a mais do que se pensava anteriormente e provavelmente foram formadas por processos geológicos semelhantes àqueles na Terra. As novas descobertas podem ajudar os cientistas a procurar vida ou os seus percursores moleculares na maior lua de Saturno.

O estudo, publicado na revista Journal of Geophysical Research - Planets, uma publicação da União Geofísica Americana, usa novos mapas de Titã para explorar duas questões sobre a maior lua de Saturno: como são formadas as dunas de Titã, e de que são feitas?

A atmosfera de Titã é incrivelmente densa, com espessas camadas de compostos orgânicos flutuando por toda a parte. No entanto, ao penetrarmos por essa atmosfera, vemos uma paisagem gelada não muito diferentes dos desertos áridos da Terra.

A superfície de Titã possui vales, desfiladeiros, lagos, montanhas e dunas. Muitas destas características semelhantes às da Terra existem em parte por causa do sistema meteorológico de Titã, onde os hidrocarbonetos líquidos, como o metano, chovem do céu.

Segundo a nova investigação, o processo geológico por trás destas dunas pode ser semelhante àqueles que esculpem desfiladeiros e canais de rios na Terra. Assim como as chuvas lentamente cortam desfiladeiros e canais na Terra, as chuvas de hidrocarbonetos de Titã iniciam um processo que começa no topo das cordilheiras equatoriais da lua e termina nas suas extensas planícies de dunas e tempestades de areia.

Ao analisarem as imagens mais detalhadas, até à data, do equador de Titã, os autores do estudo também sugerem que as dunas cobrem muito mais área do que se pensava anteriormente. As dunas estendem-se por três milhões de quilômetros quadrados mais do que as estimativas anteriores, o equivalente a dez desertos do Namibe.

Como Titã tem uma atmosfera rica em azoto, um sistema climático ativo e compostos orgânicos, a sua superfície pode ser hospitaleira à vida ou aos seus constituintes pré-bióticos. A compreensão dos processos geológicos que aí acontecem pode ajudar os cientistas a descobrir onde a vida poderia estar, comenta Jeremy Brossier do Instituto de Investigação Planetária em Berlim, na Alemanha, autor principal do novo estudo.

Brossier disse que a nova pesquisa reforça algumas hipóteses iniciais sobre a superfície de Titã e fornece "evidências muito fortes" de que a água gelada está exposta em Titã e presente durante todo o processo de formação das dunas.

Vislumbres precoces

Os cientistas examinaram pela primeira vez a superfície de Titã, em detalhe, com o Telescópio Espacial Hubble em 1994. Os investigadores pensavam que as grandes regiões escuras perto do equador de Titã eram lagos de hidrocarbonetos líquidos.

Anos mais tarde, os cientistas sabem agora que estas regiões grandes e escuras espiadas pelo Hubble não eram lagos, mas sim planícies expansivas cobertas por dunas. Essa observação foi cortesia da sonda Cassini, lançada em 1997, que ardeu na atmosfera superior de Saturno em 2017 e que transportava instrumentos para observar de perto a superfície da lua gelada.

Um desses instrumentos era o instrumento de radar da Cassini, SAR, que mostrou aos investigadores a forma da superfície de Titã graças às ondas de rádio que eram refletidas pela lua. Com o SAR ligado, montanhas, vales e desfiladeiros saltaram à vista.

O mapeamento da superfície de Titã é um primeiro passo crucial na compreensão dos processos geológicos que ocorrem na sua paisagem gelada. Mas descobrir a composição destas características superfícies - seja ela gelo, rocha, areia ou outro material - é totalmente diferente.

Para atingir este objetivo, os cientistas tiveram que usar um instrumento diferente: VIMS. O VIMS é como uma câmara. Mas, ao contrário da maioria das câmaras, o VIMS grava imagens em 352 cores diferentes e regista comprimentos de onda entre 300 e 5100 nanômetros. O olho humano, em comparação, registra apenas entre 380 e 620 nanômetros.

A análise destes comprimentos de onda permite que os cientistas deduzam a composição da superfície de Titã. Cada composto reflete luz de maneira diferente, criando uma assinatura de luz. Cientistas como Brossier usam estas assinaturas de luz para restringir a composição da camada superior de uma característica à superfície - a única camada que o VIMS pode ver.

No laboratório, Brossier e colegas modelaram diferentes misturas de substâncias provavelmente à superfície de Titã e avaliaram as suas propriedades espectrais ou assinaturas de luz. Usaram essa informação para construir um modelo que mais tarde os guiou através das diferentes assinaturas de luz que surgiram quando o VIMS obteve imagens do equador de Titã.

Como é que as dunas de Titã se formaram?

Usando as novas imagens do VIMS, os autores do estudo propuseram um processo geológico de formação de dunas que começa no topo das cadeias montanhosas equatoriais de Titã. Aí, a densa atmosfera deposita continuamente uma camada fina de material orgânico, como uma camada pulverulenta de neve recém-caída.

Esse revestimento fino é rico em pequenas moléculas orgânicas conhecidas como tolinas, registadas como altamente refletivas pelos instrumentos da Cassini. Brossier e colegas usaram as assinaturas de luz dessas tolinas, juntamente com água gelada, para desvendar o processo geológico que produz as dunas de Titã.

O novo estudo sugere que as chuvas de metano corroem os picos das montanhas de Titã cortando canais no terreno. Essa erosão lava as tolinas e os pedaços de gelo do topo das montanhas até bacias nas terras baixas, onde se acumulam.

Os ventos de Titã sopram então os grãos mais pequenos dessa mistura para longe das bacias e para as suas planícies de dunas equatoriais. Estes grãos pequenos acumulam-se para formar as dunas de Titã.

Este processo é semelhante ao modo como as dunas se formam na Terra, explica Brossier, exceto que os materiais que compõem as dunas de Titã vêm da sua atmosfera. Essas nuvens densas e espessas de aerossóis orgânicos alimentam camada após camada de material orgânico nos picos das montanhas de Titã, que as chuvas de metano transportam para as planícies das dunas.

De acordo com Brossier, o estudo fornece fortes evidências de água gelada exposta em algumas áreas pequenas e do seu papel geológico na formação das dunas de Titã.

"Um dos tópicos mais debatidos tem sido o arranjo da água gelada no equador de Titã," salienta Brossier, que acrescentou que alguns investigadores pensavam que não havia água gelada exposta à superfície de Titã. "Nós não só encontramos assinaturas compatíveis com água gelada em algumas áreas neste estudo, como também mostramos que temos agora as técnicas necessárias para compreender a superfície de Titã."


Esta ilustração revela o processo geológico que pode estar por trás da formação das dunas de Titã. Começa no topo das montanhas de Titã, onde a água gelada e o material orgânico conhecido como tolinas descem por canais de rios até às bacias das terras baixas, e os pedaços mais pequenos destas misturas é, em última análise, soprado até às dunas geladas da lua.
Crédito: Jeremy Bossier

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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