Os anéis de Saturno estão entre as características mais gloriosas, impressionantes e bem estudadas do Sistema Solar. No entanto, a idade deles tem sido difícil de determinar. Será que se formaram há milhares de milhões de anos, quando o planeta e o Sistema Solar eram jovens? Ou eles se formaram nas últimas centenas de milhões de anos?
As últimas pesquisas mostram que os anéis icônicos são, na verdade, muito antigos.
Tomamos conhecimento dos anéis opulentos de Saturno pela primeira vez há centenas de anos. Galileu foi o primeiro a vê-los, embora não pudesse dizer que eram anéis no seu primeiro telescópio. Ninguém nunca tinha visto nada parecido antes, obviamente, e ele pensou que fossem luas. Quando observou o planeta dois anos depois, as “luas” tinham desaparecido, deixando-o confuso. Outros dois anos se passaram e, quando ele observou Saturno novamente, eles haviam retornado. No entanto, o ângulo de visão mudou, e o que ele antes pensava serem luas, concluiu que eram algum tipo de “braços”.
Décadas mais tarde, Christian Huygens tinha um telescópio muito melhor e deduziu que as características eram na verdade anéis. Ele os descreveu como um “anel fino e plano, que não toca o planeta em nenhum lugar, inclinado ao plano da eclíptica e circundando o planeta sem tocá-lo”.
Avançando para a nossa era moderna de exploração espacial, os cientistas obtiveram uma visão muito melhor de Saturno e seus anéis. A Voyager 1 e a Voyager 2 abriram nossos olhos para os anéis únicos de Saturno quando passaram pelo planeta em 1980 e 1981. Essas imagens começaram a revelar algumas das complexidades dos anéis, incluindo incomuns formas ‘faladas’. O mistério se aprofundou.
Quando o Telescópio Espacial Hubble foi lançado, ele deu vida aos anéis de Saturno com suas imagens impressionantes. Ele confirmou que os anéis não são uniformes e contêm muitos anéis internos e cachos mais fracos. Descobriu-se também que partículas geladas dos anéis chovem sobre Saturno e ajudam a aquecer a sua atmosfera.
No entanto, a sonda Cassini foi a que mais revelou sobre os anéis de Saturno. Passou 13 anos investigando Saturno, suas luas e seus anéis.
Os dados da Cassini transformaram a nossa compreensão do gigante gasoso. Os cientistas não estavam mais restritos às imagens do telescópio ou aos sobrevoos fugazes da espaçonave Voyager. A Cassini capturou imagens em close-up sem precedentes de Saturno e seus anéis e reuniu medições detalhadas.
A Cassini revelou a complexa dinâmica em jogo nos anéis e detalhes intrincados, incluindo torções e aglomerados. Mostrou-nos como os anéis mudam ao longo do tempo devido à gravidade de Saturno e de todas as suas luas e pequenas luas. Uma de suas maiores descobertas é que os anéis são em grande parte compostos de água gelada.
No entanto, os cientistas ainda não têm certeza da idade exata dos anéis. Diferentes pesquisadores apresentam resultados diferentes. Alguns dizem que têm milhares de milhões de anos, enquanto outros dizem que têm apenas 100 milhões de anos.
Uma nova pesquisa na Nature Geoscience sugere que os anéis não podem ter apenas algumas centenas de milhões de anos. É intitulado “Resistência à poluição das partículas do anel de Saturno durante o impacto do micrometeoróide.” O autor principal é Ryuki Hyodo, um cientista planetário associado à JAXA e a várias universidades e agências espaciais.
As estimativas recentes para as idades dos anéis de Saturno derivam da sua coloração. Eles parecem estar limpos, apesar do esperado bombardeio por micrometeoróides. Os modelos que chegaram a estimativas jovens basearam-se em altas taxas de acréscimo de micrometeoróides. A lógica diz que se os micrometeoróides bombardearem as partículas do anel e se acumularem de forma eficiente, os anéis deveriam ser muito mais escuros do que parecem ser. Portanto, eles devem ser jovens. As estimativas baseadas nisso chegam a uma idade entre 100 e 400 milhões de anos para os anéis de Saturno.
No entanto, esses modelos são baseados em taxas de acreção altamente eficientes de micrometeoróides em partículas geladas nos anéis.
Na nova pesquisa, Hyodo e seus colegas pesquisadores simularam os impactos de hipervelocidade de micrometeoróides atingindo partículas geladas. Eles descobriram que o acréscimo pode não ser tão eficiente quanto sugeriam pesquisas anteriores. Em vez disso, os micrometeoritos não gelados podem ser vaporizados, expandir-se e formar partículas carregadas e íons.
Essas partículas então deixam o sistema de anéis por meio de três processos principais. Eles colidem com Saturno, deixam o campo gravitacional do planeta ou são arrastados eletromagneticamente para a atmosfera de Saturno.
Esta figura da pesquisa resume os resultados da simulação. a) Impactos de micrometeoróides em Saturno os anéis ocorrem em velocidades de impacto de ~30 km?s–1. b) Os materiais do impactador são altamente chocados (>100?GPa) e formam vapor quente em expansão (>10.000?K). Apenas uma pequena fração das partículas do anel (massa comparável à do impactor) é vaporizada. c) O vapor gerado pelo impacto se expande com alta velocidade (em média >14?km?s–1), produzindo átomos/moléculas e formando nanopartículas como condensados. O vapor de silicato é mais sujeito à condensação do que o vapor de água. e) Átomos ou moléculas são ionizados, nanopartículas são carregadas na magnetosfera de Saturno e materiais impactadores são removidos do plano do anel por colisão direta com Saturno, por fuga do campo gravitacional de Saturno ou por serem arrastados para Saturno pela interação com o campo eletromagnético. Crédito da imagem: Hyodo et al. 2024. Crédito: d, NASA Goddard Space Flight Center.A parte crítica do estudo e como ele difere dos esforços anteriores está na eficiência de acréscimo de micrometeoritos. Os modelos anteriores utilizavam uma eficiência de acréscimo maior ou igual a 10%. No entanto, este estudo mostra que a eficiência real de acreção pode ser muito menor, maior ou igual a apenas 1%. Isso significa que os anéis podem ser muito mais antigos e só parecerem limpos porque os micrometeoróides não se acumulam tão eficientemente como se pensava e não “sujam” a aparência dos anéis.
“Assim, sugerimos que a aparente juventude dos anéis de Saturno pode ser devida à resistência à poluição e não a uma idade de formação jovem”, escrevem os autores.
Esta não será a última palavra sobre os anéis de Saturno e suas idades. Todos os modelos têm limitações, e Hyodo e seus colegas pesquisadores reconhecem algumas limitações nos seus. Seu modelo não leva em conta a porosidade, a resistência ou a granularidade das partículas do anel.
Ainda assim, o estudo enfatiza que estão em jogo forças dinâmicas que precisam de ser consideradas na evolução dos corpos planetários e que algumas das nossas suposições de longa data precisam de ser questionadas.
