10.1: Os planetas mais próximos - uma visão geral
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objetivos de aprendizagem
Ao final desta seção, você poderá:
- Explique por que é difícil aprender sobre Vênus apenas com a observação baseada na Terra
- Descreva a história do nosso interesse em Marte antes da Era Espacial
- Compare as propriedades físicas básicas da Terra, Marte e Vênus, incluindo suas órbitas
Como você pode esperar de vizinhos próximos, Marte e Vênus estão entre os objetos mais brilhantes no céu noturno. A distância média de Marte do Sol é de 227 milhões de quilômetros (1,52 UA), ou cerca de metade da distância do Sol que a Terra. A órbita de Vênus é quase circular, a uma distância de 108 milhões de quilômetros (0,72 UA) do Sol. Como Mercúrio, Vênus às vezes aparece como uma “estrela vespertina” e às vezes como uma “estrela da manhã”. Vênus se aproxima da Terra mais de perto do que qualquer outro planeta: no seu lugar mais próximo, está a apenas 40 milhões de quilômetros de nós. O mais próximo que Marte chega da Terra é de cerca de 56 milhões de quilômetros.
Aparência
Vênus parece muito brilhante e até mesmo um pequeno telescópio revela que ela passa por fases como a Lua. Galileu descobriu que Vênus exibe uma gama completa de fases, e ele usou isso como argumento para mostrar que Vênus deve circular o Sol e não a Terra. A superfície real do planeta não é visível porque está envolta por nuvens densas que refletem cerca de 70% da luz solar que incide sobre elas, frustrando os esforços para estudar a superfície subjacente, mesmo com câmeras em órbita ao redor do planeta (Figura\(\PageIndex{1}\)).
Em contraste, Marte é mais tentador quando visto através de um telescópio (Figura\(\PageIndex{2}\)). O planeta é nitidamente vermelho, devido (como sabemos agora) à presença de óxidos de ferro em seu solo. Essa cor pode explicar sua associação com a guerra (e o sangue) nas lendas das culturas antigas. A melhor resolução obtida com telescópios no solo é de cerca de 100 quilômetros, ou aproximadamente a mesma que podemos ver na Lua a olho nu. Nessa resolução, nenhum indício de estrutura topográfica pode ser detectado: sem montanhas, sem vales, nem mesmo crateras de impacto. Por outro lado, as calotas polares brilhantes podem ser vistas facilmente, juntamente com marcas escuras na superfície que às vezes mudam de contorno e intensidade de uma estação para outra.
Por algumas décadas, por volta da virada do século XX, alguns astrônomos acreditaram ter visto evidências de uma civilização inteligente em Marte. A polêmica começou em 1877, quando o astrônomo italiano Giovanni Schiaparelli (1835-1910) anunciou que podia ver linhas retas longas e fracas em Marte que ele chamou de canal ou canais. Nos países de língua inglesa, o termo foi traduzido erroneamente como “canais”, o que implica uma origem artificial.
Mesmo antes das observações de Schiaparelli, os astrônomos observaram as calotas polares brilhantes mudarem de tamanho com as estações do ano e viram variações nas características da superfície escura. Com um pouco de imaginação, não era difícil imaginar os canais como longos campos de plantações que cercavam valas de irrigação que traziam água do gelo polar derretido para os desertos áridos do planeta vermelho. (Eles presumiram que as calotas polares eram compostas de gelo de água, o que não é exatamente verdade, como veremos em breve.)
Até sua morte em 1916, o defensor mais eficaz da vida inteligente em Marte foi Percival Lowell, um astrônomo americano que se criou sozinho e membro da rica família Lowell de Boston (veja a caixa de recursos em Percival Lowell: Sonhando com um Marte Habitado). Autor e palestrante habilidoso, Lowell apresentou o que parecia ser um argumento convincente para os marcianos inteligentes, que construíram os enormes canais para preservar sua civilização diante da deterioração do clima (Figura\(\PageIndex{3}\)).
O argumento a favor de uma raça de marcianos inteligentes, no entanto, dependia da realidade dos canais, um assunto que permaneceu em séria disputa entre os astrônomos. As marcas do canal sempre foram difíceis de estudar, vistas apenas ocasionalmente porque as condições atmosféricas faziam com que a pequena imagem de Marte brilhasse no telescópio. Lowell via canais em todos os lugares (até mesmo alguns em Vênus), mas muitos outros observadores não conseguiam vê-los e não estavam convencidos de sua existência. Quando telescópios maiores que os de Lowell não conseguiram confirmar a presença de canais, os céticos se sentiram vingados. Agora, é geralmente aceito que as linhas retas eram uma ilusão de ótica, o resultado da tendência da mente humana de ver a ordem em características aleatórias que são vistas vagamente nos limites da resolução do olho. Quando vemos pequenos pontos escuros de marcas superficiais, nossas mentes tendem a conectar esses pontos em linhas retas.
PERCIVAL LOWELL: SONHANDO COM UM MARTE HABITADO
Percival Lowell nasceu na próspera família de Massachusetts, sobre quem John Bossidy fez o famoso brinde:
E esta é a boa e velha Boston,
A casa do feijão e do bacalhau, onde os Lowell falam com os Cabots e os Cabots falam somente com Deus.
O irmão de Percival, Lawrence, tornou-se presidente da Universidade de Harvard e sua irmã, Amy, tornou-se uma poetisa ilustre. Percival já se interessava por astronomia quando era menino: ele fez observações de Marte aos 13 anos. Sua tese de graduação em Harvard tratou da origem do sistema solar, mas ele não buscou esse interesse imediatamente. Em vez disso, ele entrou no negócio da família e viajou extensivamente pela Ásia. Em 1892, no entanto, ele decidiu se dedicar a continuar o trabalho de Schiaparelli e a resolver os mistérios dos canais marcianos.
Em 1894, com a ajuda de astrônomos em Harvard, mas usando seus próprios fundos, Lowell construiu um observatório em um planalto alto em Flagstaff, Arizona, onde esperava que a visão fosse clara o suficiente para mostrar-lhe Marte com detalhes sem precedentes. Ele e seus assistentes rapidamente acumularam um grande número de desenhos e mapas, pretendendo mostrar uma vasta rede de canais marcianos (veja a Figura\(\PageIndex{3}\)). Ele elaborou suas ideias sobre os habitantes do planeta vermelho em vários livros, incluindo Marte (1895) e Marte e seus canais (1906), e em centenas de artigos e discursos.
Como disse Lowell,
Uma mente sem ordem mesquinha parece ter presidido o sistema que vemos — uma mente certamente consideravelmente mais abrangente do que aquela que preside os vários departamentos de nossas próprias obras públicas. A política partidária, em todo o caso, não fez parte deles; pois o sistema é planetário. Certamente, o que vemos sugere a existência de seres que estão à frente, não atrás de nós, na jornada da vida.
As opiniões de Lowell capturaram a imaginação do público e inspiraram muitos romances e histórias, a mais famosa das quais foi a Guerra dos Mundos de H. G. Wells (1897). Neste famoso romance de “invasão”, os habitantes sedentos de um planeta moribundo, Marte (baseado inteiramente nas ideias de Lowell), vêm conquistar a Terra com tecnologia avançada.
Embora o Observatório Lowell tenha se tornado famoso pela primeira vez por seu trabalho nos canais marcianos, tanto Lowell quanto o observatório acabaram se voltando para outros projetos também. Ele se interessou pela busca por um nono (e depois desconhecido) planeta no sistema solar. Em 1930, Plutão foi encontrado no Observatório Lowell, e não é coincidência que o nome selecionado para o novo planeta comece com as iniciais de Lowell. Foi também no Observatório Lowell que as primeiras medições foram feitas da grande velocidade com que as galáxias estão se afastando de nós, observações que acabariam por levar à nossa visão moderna de um universo em expansão.
Lowell (Figura\(\PageIndex{4}\)) continuou morando em seu observatório, casando-se aos 53 anos e publicando extensivamente. Ele apreciou o debate que suas afirmações sobre Marte causaram muito mais do que os astrônomos do outro lado, que frequentemente reclamavam que o trabalho de Lowell estava tornando a astronomia planetária um campo menos respeitável. Ao mesmo tempo, o fascínio público pelos planetas alimentado pelo trabalho de Lowell (e seus intérpretes) pode, várias gerações depois, ter ajudado os fãs a apoiar o programa espacial e as muitas missões cujos resultados enfeitam as páginas de nosso texto.
Em outubro de 1938, o Mercury Theatre of the Air no rádio dramatizou A Guerra dos Mundos como uma série de reportagens de rádio. Essa transmissão fez com que muitas pessoas pensassem que os marcianos de Lowell estavam realmente invadindo Nova Jersey e causou um certo pânico. Você pode ouvir a transmissão de rádio original se rolar para baixo até “Guerra dos Mundos”.
Rotação dos planetas
Os astrônomos determinaram o período de rotação de Marte com grande precisão observando o movimento das marcas permanentes da superfície; seu dia sideral é de 24 horas 37 minutos e 23 segundos, apenas um pouco mais longo do que o período de rotação da Terra. Essa alta precisão não é obtida observando Marte em uma única rotação, mas observando quantas voltas ele faz em um longo período de tempo. Boas observações de Marte datam de mais de 200 anos, um período durante o qual dezenas de milhares de dias marcianos passaram. Como resultado, o período de rotação pode ser calculado em alguns centésimos de segundo.
O eixo rotacional de Marte tem uma inclinação de cerca de 25°, semelhante à inclinação do eixo da Terra. Assim, Marte experimenta estações muito parecidas com as da Terra. Por causa do ano marciano mais longo (quase dois anos terrestres), no entanto, cada estação dura cerca de seis de nossos meses.
A situação com Vênus é diferente. Como nenhum detalhe da superfície pode ser visto através das nuvens de Vênus, seu período de rotação só pode ser encontrado refletindo sinais de radar para fora do planeta (conforme explicado para Mercúrio no capítulo Mundos com Cratered). As primeiras observações de radar da rotação de Vênus foram feitas no início dos anos 1960. Posteriormente, características topográficas da superfície foram identificadas no planeta que apareciam nos sinais de radar refletidos. O período de rotação de Vênus, determinado com precisão a partir do movimento de tais “características de radar” em seu disco, é de 243 dias. Ainda mais surpreendente do que o tempo que Vênus leva para girar é o fato de ela girar em uma direção para trás ou retrógrada (de leste a oeste).
Pare por um momento e pense em como essa rotação lenta torna estranho o calendário em Vênus. O planeta leva 225 dias terrestres para orbitar o Sol e 243 dias terrestres para girar em seu eixo. Portanto, o dia em Vênus (conforme definido por girar uma vez) é mais longo do que o ano! Como resultado, o tempo que o Sol leva para retornar ao mesmo lugar no céu de Vênus — outra forma de definirmos o significado de um dia — acaba sendo 117 dias terrestres. (Se você disser “Até amanhã” em Vênus, você terá muito tempo para esperar.) Embora não saibamos o motivo da lenta rotação para trás de Vênus, podemos supor que ela possa ter sofrido uma ou mais colisões extremamente poderosas durante o processo de formação do sistema solar.
Propriedades básicas de Vênus e Marte
Antes de discutir cada planeta individualmente, vamos comparar algumas de suas propriedades básicas entre si e com a Terra (Tabela\(\PageIndex{1}\)). Vênus é, em muitos aspectos, a gêmea da Terra, com uma massa 0,82 vezes a massa da Terra e uma densidade quase idêntica. A quantidade média de atividade geológica também tem sido relativamente alta, quase tão alta quanto na Terra. Por outro lado, com uma pressão superficial quase 100 vezes maior que a nossa, a atmosfera de Vênus não é nada parecida com a da Terra. A superfície de Vênus também é extremamente quente, com uma temperatura de 730 K (acima de 850° F), mais quente do que o ciclo de limpeza automática do seu forno. Um dos maiores desafios apresentados por Vênus é entender por que a atmosfera e o ambiente superficial desse gêmeo divergiram tão nitidamente dos de nosso próprio planeta.
| Propriedade | Terra | Vênus | Marte |
|---|---|---|---|
| Eixo semi-maior (AU) | 1,00 | 0,72 | 1,52 |
| Período (ano) | 1,00 | 0,61 | 1,88 |
| Massa (Terra = 1) | 1,00 | 0,82 | 0,11 |
| Diâmetro (km) | 12.756 | 12.102 | 6.790 |
| Densidade (g/cm3) | 5.5 | 5.3 | 3.9 |
| Gravidade superficial (Terra = 1) | 1,00 | 0,91 | 0,38 |
| Velocidade de escape (km/s) | 11.2 | 10.4 | 5,0 |
| Período de rotação (horas ou dias) | 23,9 h | 243 d | 24,6 h |
| Área de superfície (Terra = 1) | 1,00 | 0,90 | 0,28 |
| Pressão atmosférica (bar) | 1,00 | 90 | 0,007 |
Marte, por outro lado, é bastante pequeno, com uma massa de apenas 0,11 vezes a massa da Terra. No entanto, é maior do que a Lua ou Mercúrio e, ao contrário deles, mantém uma atmosfera fina. Marte também é grande o suficiente para ter suportado uma atividade geológica considerável em um passado distante. Mas a coisa mais fascinante sobre Marte é que, há muito tempo, ele provavelmente tinha uma atmosfera densa e mares de água líquida — as condições que associamos ao desenvolvimento da vida. Existe até uma chance de que alguma forma de vida persista hoje em ambientes protegidos abaixo da superfície marciana.
Conceitos principais e resumo
Vênus, o planeta mais próximo, é uma grande decepção através do telescópio por causa de sua cobertura de nuvens impenetrável. Marte é mais tentador, com marcas escuras e calotas polares. No início do século XX, acreditava-se amplamente que os “canais” de Marte indicavam vida inteligente lá. Marte tem apenas 11% da massa da Terra, mas Vênus é quase nossa gêmea em tamanho e massa. Marte gira em 24 horas e tem estações como a Terra; Vênus tem um período de rotação retrógrada de 243 dias. Ambos os planetas foram amplamente explorados por naves espaciais.