12.E: Anéis, luas e Plutão (exercícios)

Para uma exploração mais aprofundada

Artigos

Luas

Carroll, M. “Titan: O que aprendemos sobre um estranho mundo novo”. Astronomia (março de 2010): 30. Boa análise dos resultados da missão da Cassini.

Elliot, J. “Os Espinhos Aquecedores de Tritão”. Sky & Telescope (fevereiro de 1999): 42. Sobre a intrigante lua de Netuno.

Hayes, A., “Segredos dos mares de Titã”. Astronomia (outubro de 2015): 24. Uma boa revisão do que sabemos agora e do que nos intriga sobre os lagos de hidrocarbonetos de Titã.

Jewitt, D., et al. “Os satélites mais estranhos do sistema solar.” Scientific American (agosto de 2006): 40. Pequenas luas irregulares no sistema solar externo.

Lakdawalla, E. “Mundos de Gelo do Planeta Anelado”. Sky & Telescope (junho de 2009): 27. Na missão Cassini, exploração de Enceladus, Iapetus e outras luas.

Mackenzie, D. “Existe vida sob o gelo?” Astronomia (agosto de 2001): 32. Sobre a exploração futura da Europa.

Robertson, D. “Para onde vai a chuva?” Sky & Telescope (março de 2013): 26. Sobre o ciclo climático do metano em Titã e o que os experimentos da Cassini estão nos dizendo.

Scharf, C. “Um universo de oceanos escuros”. Sky & Telescope (dezembro de 2014): 20. Oceanos subterrâneos em Europa, Ganimedes, Enceladus e Titã.

Showalter, M. “Como pegar uma lua (ou duas) de Plutão.” Astronomy Beat (dezembro de 2012): www.astrosociety.org/wp-conte... ab2012-106.pdf. Sobre a descoberta de pequenas luas ao redor de Plutão, escrito pela pessoa que descobriu duas delas.

Spencer, J. “O olhar mais próximo de Galileu sobre Io”. Sky & Telescope (maio de 2001): 40.

Talcott, R. “A Cassini voa pelos gêiseres de Encélado”. Astronomia (março de 2009): 32.

Zimmerman, R. “O metano flui em Titã?” Astronomia (fevereiro de 2014): 22. Ideias sobre lagos, canais e chuva.

Plutão

Stern, A. “Plutão: de perto e pessoalmente”. Astronomia (julho de 2015): 22. Bom resumo da história da compreensão de Plutão e de nosso conhecimento atual na véspera do encontro com a New Horizons.

Stern, A. “O sistema de Plutão foi explorado”. Astronomia (novembro de 2015): 24. Uma análise detalhada do que a equipe aprendeu com os primeiros downloads de dados da New Horizons.

Tombaugh, C. “How I Found Pluto” Astronomy Beat (maio de 2009): astrosociety.org/wp-content/u... /ab2009-23.pdf.

Anéis

Beatty, J. “Os Anéis Incríveis de Saturno”. Sky & Telescope (maio de 2013): 18. Bom resumo de 7 páginas do que sabemos.

Burns, J., et al. “Bejeweled Worlds”. Scientific American (fevereiro de 2002): 64. Em anéis em todo o sistema solar.

Elliot, J., et al. “Descobrindo os anéis de Urano.” Sky & Telescope (junho de 1977): 412.

Esposito, L. “A mudança de forma dos anéis planetários”. Astronomia (setembro de 1987): 6.

Sobel, D. “Segredos dos Anéis”. Discover (abril de 1994): 86. Discute os sistemas de anéis do planeta externo.

Tiscareno, M. “Revelações do Ringworld”. Sky & Telescope (fevereiro de 2007): 32. Resultados da Cassini sobre os anéis de Saturno.

Websites

Nota: Muitos dos sites sobre planetas e missões planetárias listados em Outros Mundos: Uma Introdução ao Sistema Solar e Os Planetas Gigantes também incluem boas informações sobre as luas dos planetas.

Missão da Cassini em Saturno: http://saturn.jpl.nasa.gov/ e www.esa.int/specials/Cassini-... ens/index.html e ciclops.org

Luas de Júpiter, no JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/jupiter/moons

Neptune's Moons, no JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/neptune/moons

Missão New Horizons: http://pluto.jhuapl.edu. Fornece os últimos boletins de notícias e imagens do encontro com Plutão, além de muitas informações básicas.

Plutão, no JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/pluto

Luas de Saturno, no JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/saturn/moons

Luas de Urano, no JPL: http://solarsystem.nasa.gov/planets/uranus/moons

Aplicativos

Dois aplicativos que você pode comprar para iPhones ou iPads podem mostrar as posições e características das luas de Júpiter e Saturno em qualquer data selecionada:

• Atlas de Júpiter: https://itunes.apple.com/us/app/ju[i...352033947? mt = 8
• Atlas de Saturno: https://itunes.apple.com/us/app/satu...352038051? mt = 8

Vídeos

Amazing Moons: https://www.youtube.com/watch?v=CQjZf2bW9XQ. Vídeo da NASA de 2016 sobre luas intrigantes em nosso sistema solar (4:16).

Sopro salgado de Enceladus: http://www.jpl.nasa.gov/video/details.php?id=846. Breve filme JPL de 2009 sobre os gêiseres de Enceladus (2:36).

Palestra TED da Dra. Carolyn Porco sobre Enceladus: https://www.youtube.com/watch?v=TRQdHrGuVgI (3:26).

Titã: http://www.youtube.com/watch?v=iTrOFefYxFg. Vídeo da Open University, com entrevistas, animações e imagens (8:11).

Missão Europa: http://www.jpl.nasa.gov/events/lectu...r=2016&month=2. Palestra de 2016 de dois cientistas do JPL sobre os planos da NASA para uma missão à lua de Júpiter, que pode ter um oceano líquido subterrâneo (1:26:22).

Great Planet Debate: http://gpd.jhuapl.edu/debate/debateStream.php OU https://www.youtube.com/watch?v=RJ8EErV6-6Q. Neil deGrasse Tyson debate Mark Sykes sobre como caracterizar Plutão, em 2008 (1:14:11).

Como eu matei Plutão e por que estava chegando: http://www.youtube.com/watch?v=7pbj_llmiMg. Palestra de Astronomia do Vale do Silício de 2011 de Michael Brown sobre o “rebaixamento” de Plutão para um planeta anão (1:27:13).

Buscando o coração frígido de Plutão: https://www.youtube.com/watch?v=jIxQXGTl_mo. Dramática produção do New York Times de 2016, narrada por Dennis Overbye (7:43).

Anéis Inquietos de Saturno: https://www.youtube.com/watch?v=X5zcrEze8L4. Palestra de 2013 de Mark Showalter na Série de Palestras de Astronomia do Vale do Silício (1:30:59).

Atividades colaborativas em grupo

1. Imagine que é um futuro distante e os humanos agora podem viajar facilmente entre os planetas. Seu grupo é uma agência de viagens, com a tarefa de projetar um passeio realmente desafiador pelas luas galileanas para um grupo de entusiastas do esporte. Que tipos de atividades são possíveis em cada mundo? Como a escalada em Ganimedes, por exemplo, seria diferente da escalada na Terra? (Se você projetar uma atividade para Io, é melhor trazer uma proteção contra radiação muito forte. Por quê?)
2. Com o mesmo espírito da atividade anterior, peça à sua agência que crie um passeio que inclua as sete vistas mais espetaculares de qualquer tipo em todas as luas ou anéis abordados neste capítulo. Quais são os destinos imperdíveis que os futuros turistas vão querer visitar e por quê? Quais dos pontos turísticos que você escolher serão espetaculares se você estiver na superfície da lua ou dentro do ringue, e quais pareceriam interessantes apenas de longe no espaço?
3. Neste capítulo, poderíamos abordar apenas algumas das dezenas de luas no sistema solar externo. Usando a Internet ou a biblioteca da faculdade, organize seu grupo em uma equipe de pesquisa e descubra mais sobre uma das luas que não abordamos em detalhes. Nossos favoritos incluem Miranda, de Urano, com sua superfície de quebra-cabeça; Mimas, de Saturno, com uma cratera “destrutiva” chamada Herschel; e Iapetus, de Saturno, cujos dois hemisférios diferem significativamente. Prepare um relatório para atrair turistas para o mundo que você selecionou.
4. Em um romance intitulado 2010, o escritor de ficção científica Arthur C. Clarke, inspirado pelas informações que vinham da espaçonave Voyager, se divertiu propondo uma forma de vida sob o gelo da Europa que estava evoluindo em direção à inteligência. Suponha que missões futuras realmente encontrem algum tipo de vida (não necessariamente inteligente, mas definitivamente viva) sob o gelo da Europa — vida que evoluiu de forma completamente independente da vida na Terra. Peça ao seu grupo que discuta o efeito que tal descoberta teria na visão da humanidade sobre si mesma. Qual deve ser nossa atitude em relação a essa forma de vida? Temos a obrigação de protegê-lo contra a contaminação por nossos micróbios e vírus? Ou, para assumir uma posição extrema, devemos eliminá-la antes que ela se torne competitiva com a vida na Terra ou contamine nossos exploradores com microrganismos com os quais não estamos preparados para lidar? Quem deveria se encarregar de tomar essas decisões?
5. Com o mesmo espírito da atividade anterior, seu grupo pode querer assistir ao filme de ficção científica Europa Report de 2013. Os produtores tentaram incluir uma boa ciência ao descrever como seria para os astronautas visitarem aquela lua joviana. O seu grupo acha que eles se saíram bem?
6. Vários escritores modernos de ficção científica (especialmente aqueles com formação em ciências) escreveram contos que acontecem nas luas de Júpiter e Saturno. Há uma lista atual de histórias de ficção científica com boa astronomia em http://www.astrosociety.org/scifi. Os membros do seu grupo podem ver “Júpiter” ou “Saturno” e encontrar uma história que lhe interesse e depois relatá-la para toda a classe.
7. Trabalhem juntos para fazer uma lista de todos os motivos pelos quais é difícil enviar uma missão a Plutão. Quais compromissos tiveram que ser feitos para que a missão New Horizons fosse acessível? Como você planejaria uma segunda missão para aprender mais sobre o sistema de Plutão?
8. Seu grupo foi convidado pela NASA a criar uma ou mais missões para aprender sobre Europa. Revise o que sabemos sobre essa lua até agora e, em seguida, projete uma missão robótica que responderia a algumas das perguntas que temos. Você pode supor que o orçamento não é um fator, mas seus instrumentos precisam ser realistas. (Lembre-se de que Europa é fria e está longe do sol.)
9. Imagine que seu grupo é a primeira festa de desembarque em Plutão (espero que você tenha se lembrado de trazer roupas íntimas compridas!). Você pousa em um lugar onde Charon é visível no céu e observa Charon por uma semana terrestre. Descreva como será a aparência de Charon durante essa semana. Agora você move seu acampamento para o hemisfério oposto de Plutão. Qual será a aparência de Charon lá durante uma semana?
10. Quando, em 2006, a União Astronômica Internacional (IAU) decidiu que Plutão deveria ser chamado de planeta anão e não planeta, eles estabeleceram três critérios que um mundo deve atender para ser chamado de planeta. Seu grupo deve usar a Internet para encontrar esses critérios. Qual deles Plutão não conheceu? Leia um pouco sobre a reação à decisão da IAU entre astrônomos e o público. Como os membros do seu grupo se sentem em relação à nova classificação de Plutão? (Depois de discutir o assunto dentro do grupo, você pode assistir ao vídeo The Great Planet Debate, recomendado em “Para uma exploração adicional”.)

Perguntas de revisão

1. Do que são feitas as luas dos planetas externos e como sua composição é diferente da da nossa Lua?
2. Compare a geologia de Calisto, Ganimedes e Titã.
3. Quais são as evidências de um oceano de água líquida na Europa e por que isso é interessante para cientistas em busca de vida extraterrestre?
4. Explique a fonte de energia que alimenta os vulcões de Io.
5. Compare as propriedades da atmosfera de Titã com as da atmosfera da Terra.
6. Como Plutão foi descoberto? Por que demorou tanto para encontrá-lo?
7. Como Tritão e Plutão são semelhantes?
8. Descreva e compare os anéis de Saturno e Urano, incluindo suas possíveis origens.
9. Por que os anéis de Urano não foram observados diretamente de telescópios no solo da Terra? Como eles foram descobertos?
10. Liste pelo menos três grandes diferenças entre Plutão e os planetas terrestres.
11. As imagens do Telescópio Espacial Hubble de Plutão em 2002 mostraram um ponto brilhante e algumas áreas mais escuras ao redor dele. Agora que temos as imagens em close-up da New Horizons, qual foi a grande região brilhante de Plutão?
12. O anel E de Saturno é largo e fino e está longe de Saturno. Ela exige partículas novas para se sustentar. Qual é a fonte das novas partículas de anel E?

Perguntas de reflexão

1. Por que você acha que os planetas externos têm sistemas tão extensos de anéis e luas, enquanto os planetas internos não têm?
2. Ganimedes e Callisto foram os primeiros objetos gelados a serem estudados do ponto de vista geológico. Resuma as principais diferenças entre sua geologia e a dos planetas terrestres rochosos.
3. Compare as propriedades dos vulcões em Io com as dos vulcões terrestres. Dê pelo menos duas semelhanças e duas diferenças.
4. Você esperaria encontrar mais crateras de impacto em Io ou Callisto? Por quê?
5. Por que é improvável que humanos viajem para Io? (Dica: revise as informações sobre a magnetosfera de Júpiter em The Giant Planets.)
6. Por que você acha que os anéis de Saturno são feitos de partículas brilhantes, enquanto as partículas nos anéis de Urano e Netuno são pretas?
7. Suponha que você removeu milagrosamente todas as luas de Saturno. O que aconteceria com seus anéis?
8. Temos muitas imagens boas das grandes luas de Júpiter e Saturno das missões das naves espaciais Galileo e Cassini (confira o site Planetary Photojournal da NASA, em http://photojournal.jpl.nasa.gov, para ver a variedade). Agora que a missão New Horizons foi para Plutão, por que não temos tantas imagens boas de todos os lados de Plutão e Caronte?
9. No filme Star Wars Star Wars Episódio VI: O Retorno de Jedi, uma batalha importante acontece na habitada “lua da floresta” Endor, que supostamente orbita em torno de um planeta gigante gasoso. Pelo que você aprendeu sobre planetas e luas do sistema solar, por que essa seria uma situação incomum?

Descobrindo por si mesmo

1. Qual teria o período orbital mais longo: uma lua a 1 milhão de km do centro de Júpiter ou uma lua a 1 milhão de km do centro da Terra? Por quê?
2. Quão perto de Urano uma espaçonave teria que chegar para obter a mesma resolução do exemplo com uma câmera que tem uma resolução angular de 2 arcsec?
3. Os anéis A, B e C de Saturno se estendem de 75.000 a 137.000 km do centro do planeta. Use a terceira lei de Kepler para calcular a diferença entre quanto tempo uma partícula na borda interna e uma partícula na borda externa do sistema de três anéis levaria para girar em torno do planeta.
4. Use as informações no Apêndice G para calcular quanto você pesaria na lua Miranda de Titã, Io e Urano.
5. A distância média de Enceladus de Saturno é de 238.000 km; a distância média de Titã a Saturno é de 1.222.000 km. Quanto tempo Titã leva para orbitar Saturno em comparação com Enceladus?