Sistema Solar. Composição artísticas dos tamanhos e das distâncias relativas dos planetas do Sistem Solar. - PDF
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Daniel Paiva Canário
1 Sistema Solar Extraído de Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre. (Redirecionado de Sistema solar) Sistema Solar Composição artísticas dos tamanhos e das distâncias relativas dos planetas do Sistem Solar. Localização Braço de Órion, na Via Láctea Estrela mais próxima Proxima Centauri (4.22 anos luz), sistema Alpha Centauri(4.37 anos luz) Sistema planetáriomais próximo Alpha Centauri (4.37 anos luz) Sistema planetário Semieixo maior do planeta mais bilhões de quilômetros (30.10 UA) nota 1 distante (Netuno) Distância ao Cinturão de Kuiper 50 UA Número de estrelasconhecidas 1 Número de planetasconhecidos 8 Número de planetas 5 anões conhecidos Número de satélites 400 (176 de planetas) naturais conhecidos Número de corpos
2 menores conhecidos Número de cometasconhecidos Número de satélites naturais 19 esféricos Órbita em torno do centro galáctico Inclinação do plano invariável em 60 relação ao plano galáctico Distância ao centro galáctico ±1 000 anos luz Velocidade orbital 220 km/s Período orbital milhões de anos Propriedades da estrela Tipo espectral G2V Distância da linha do gelo 2.7 UA Distância daheliopausa cerca de 120 UA Raio da esfera de Hill de 1 a 2 anos luz O Sistema Solar é constituído pelo conjunto de corpos celestes que orbitam o Sol e que, portanto, estão sob sua influência gravitacional. Dentre esses corpos, os maiores são os planetas, que totalizam oito, seguidos pelos cinco planetas anões, váriossatélites naturais e inúmeros outros corpos menores, como asteroides e cometas. As primeiras teorias do movimento dos corpos sugeriam que os planetas e o Sol giravam em torno da Terra, que estava no centro do Universo. Contudo, Copérnico provou que a Terra e todos os demais corpos orbitavam a estrela, criando o modelo heliocêntrico. Desde então, os cientistas buscaram relações numéricas que descrevessem o movimento dos corpos. Por isso foram elaboradas diversas teorias e leis, como as de Kepler e as de Newton. Entretanto, hoje sabe-se que o método mais adequado para descrever o movimento dos corpos em torno do Sol é a Teoria da Relatividade de Einstein. O Sol é a estrela que se localiza no centro do Sistema Solar. Compreende mais de 99% da massa do sistema, composto principalmente de hidrogênio e hélio, e que gera sua energia a partir da fusão
3 nuclear. Os quatro primeiros planetas são chamados de planetas telúricos por terem sua superfície sólida e rochosa. Destes, a Terra é o maior e o único conhecido que abriga vida. Além da órbita de Marte, existe uma região povoada com diversos corpos menores que formam o Cinturão de Asteroides, onde se encontra o planeta anão Ceres. Logo a seguir estão os planetas gigantes gasosos, dos quais o mais massivo é Júpiter, que possui ainda dezenas de satélites naturais com características peculiares. Saturno é famoso por seu sistema de anéiscaracterístico. Além da órbita de Netuno, o último planeta, encontra-se outra região povoada por incontáveis corpos menores, chamada de Cinturão de Kuiper, onde estão quatro planetas anões, dentre eles Plutão. Acredita-se, ainda, que em uma área muito mais afastada existem inúmeras "pedras de gelo" chamada de Nuvem de Oort, que seria uma das origens dos cometas. De acordo com estudos, o Sistema Solar começou a se formar há cerca de cinco bilhões de anos nota 1, a partir da porçao de uma nuvem molecular que começou a se condensar e formar uma protoestrela, o Sol, e os remanescentes constituíram os atuais planetas e demais corpos. Atualmente o Sistema Solar está localizado no Braço de Órion, a vinte e seis mil anos-luz do centro dagaláxia, a Via Láctea, que possui cerca de duzentos bilhões de estrelas nota 1. O Sistema Solar está atravessando uma região da galáxia conhecida como nuvem interestelar local, uma zona preenchida por material do meio interestelar. O Sol está provavelmente na metade de sua existência. Daqui a cinco bilhões de anos nota 1 o combustível da estrela acabará, e ocorrerão diversas transformações em seu interior que a transformarão numa estrela gigante vermelha. Posteriormente, as camadas externas serão ejetadas formando uma nebulosa planetária e o núcleo remanescente se tornará uma estrela anã branca, que se esfriará e perderá o brilho, criando uma anã negra. Índice [mostrar] Formação Ver artigo principal: Formação e evolução do Sistema Solar O estudo da formação do Sistema Solar é feito por meio de duas formas diferentes. A primeira delas é a análise da composição e das características dos corpos que formam o atual sistema, sua composição e movimentos. Contudo, essas particularidades são muito diferentes daquelas encontradas há bilhões de anos nota 1, quando o Sol e os primeiros corpos começaram a se formar. Por isso, o segundo método consiste em observar estrelas em formação em grandes nuvens moleculares semelhantes às existentes nos primórdios da formação estelar e, então, deduzir como ocorreu a formação do Sol e dos planetas. 1
4 Concepção artística da nebulosa solar. En seu núcleo, a matéria se condensa e forma uma protoestrela, onde a temperatura é crescente, enquanto ao redor surgem corpos menores que dão origem aos primeiros planetas. Protoestrela Há cerca de 4.66 bilhões de anos atrás nota 1, toda a matéria que hoje forma o Sistema Solar exisita sob a forma de gás e poeira que formavam uma grande nebulosa, com extensão estimada entre cinquenta e cem anos-luz e composta sobretudo porhidrogênio e com considerável fração de hélio, além de traços de elementos mais pesados, como carbono e oxigênio e alguns compostos silicados, que formavam a poeira interestelar. Em algum momento, por conta da provável influência gravitacional de algum corpo massivo próximo à nebulosa, uma certa região em seu interior começou a se tornar mais densa, e por isso a gravidade atraía cada vez mais gás em sua direção formando um núcleo que se aquecia à medida que ganhava massa. nota 2 Esse fragmento da nebulosa provavelmente possuía um lento movimento de rotação, mas ao passo que se condensava, passava a a girar com maior velocidade. Se essa rotação continuasse a crescer, contudo, não seria possível a formação da estrela, por isso, de acordo com a teoria mais aceita, o gás cuja velocidade era muito elevada para incorporar-se ao núcleo era ejetado por ação de um campo magnético que permeava a nuvem dispersando, assim, boa parte da energia do movimento. 2 3 A temperatura no interior da nuvem se torna cada vez maior enquanto a matéria ao seu redor colapsa continuamente. Então começa a se formar uma esfera achatada por conta da rápida rotação, com s temperatura atingindo alguns milhares de graus Celsius, o que caracteriza a formação de uma protoestrela, cujo diâmetro é equivalente ao da órbita de Mercurio atualmente. O movimento de rotação em toda a nuvem fez com que ela ficasse achatada, formando um disco ao redor da protoestrela, formando uma estrutura denomidada nebulosa solar, que se estendia entre cem e duzentas unidades astronômicas nota 3, sendo que nas partes mais próximas do núcleo a temperatura era relativamente alta, com alguns milhares de graus Celsius, ao contrário das áreas mais afastadas, com temperaturas negativas. 4 Um milhão de anos se passaram desde o início do colapso da nuvem, quando o "protosol" já havia encolhido para um raio poucas vezes maior que seu estado atual. Contudo, tem início uma das fases mais turbulentas de sua formação. Em seu interior a temperatura atingia cerca de cinco
5 milhões de graus Celsius, onde a maior parte do gás se encontrava ionizado. Em razão da rotação relativamente rápida da protoestrela, associados com a "sopa de íons" em seu interior, surgem fluxos de cargas elétricas que, por consequência, geram um fortíssimo campo magnético, muito mais intenso que o atual. Essas linhas de campo mudavam constantemente de posição e intensidade, e carregavam consigo uma grande quantidade de gás ionizado tanto da estrela quanto do disco ao seu redor, causando intensas variações de brilho. Por isso, essa fase é denominada variável T Tauri, por conta das características similares entre o Sol em formação e uma atual estrela na constelação de Touro. Entre trinta e cinquenta milhões de anos depois, a temperatura no núcleo chega a quinze milhões de graus Celsius, suficientes para dar ignição ao processo de fusão nuclear e estabilizá-la, la, caracterizando oficialmente o Sol como uma estrela que agora faz parte da sequência principal, convertendo hidrogênio em hélio. nota 4 5 Formação dos planetas e demais corpos Ao mesmo tempo, no disco ao redor da protoestrela, começavam a surgir as primeira partículas que passam a se fundir e formar corpos cada vez maiores. Ao longo de milhões de anos, surgiram os primeiros objetos com dimensões quilométricas, caracterizando os primeiros planetesimais que, agora, começam a interagir gravitacionalmente entre si. Por conta da existência de inúmeros corpos com os mais diferentes tamanhos, o início da formação dos planetas foi um processo caótico, com várias colisões acontecendo sucessivamente, algumas delas destrutivas, quebrando os objetos novamente em poeira e pequenas partes, e outras construtivas, resultando em um processo de "bola de neve", ou seja, os corpos ganhavam cada vez mais massa. Alguns objetos, a essa altura, possuiam dimensões substancialmente nte maiores que os demais, caracterizando os primeirosprotoplanetas que, com sua influência gravitacional, coletam os destroços ao seu redor. 2 Concepção artística da colisão que deu origem à Lua. Subsequentemente, os protoplanetas interagiam gravitacionalmente entre si, e posteriormente entravam em rota de colisão, algumas delas construtivas, e após diversas fusões surgiram os primeiros planetas. Acredita-se que Vênus e a Terra, por exemplo, foram formados pela colisão de mais de dez protoplanetas cada um, mas permanece um mistério a razão pela qual Mercúrio e Marte não incorporaram material na mesma taxa, o que determinou suas dimensões reduzidas. Com o crescimento dos planetas, sua temperatura aumentava sensivelmente por conta da energia
6 cinética das colisões, a qual se conserva até hoje no núcleo dos planetas. Durante esses impactos imensas quantidades de energia eram liberadas, formando imensos oceanos de lava por todo o planeta. 6 7 Colisões também foram responsáveis pelo surgimento de diversos satélites, dentre eles a Lua, que, de acordo com a teoria mais aceita atualmente, surgiu a partir dos remanescentes do choque entre a Terra e Theia, um corpo do tamanho de Marte cuja colisão ocorreu há 4.44 bilhões de anos atrás nota 1 e cujos remanescentes formaram o satélite natural da Terra. 8 9 Os planetesimais restantes que não eram incorporados aos planetas colidiam entre si, formado muitos destroços espaciais que eram varridos pela gravidade dos planetas. 2 Algumas centenas de milhões de anos depois os planetas interiores já estavam praticamente formados, e o vento e a radiação provenientes do Sol varreram as pequenas partículas ainda remanescentes nessa região, interrompendo o crescimento dos planetas. 10 Enquanto esse processo transcorria no interior do Sistema Solar, nas regiões mais afastadas da estrela as temperaturas eram baixas o suficiente para permitir a formação de cristais de gelo, que eram muito mais abundantes que os silicatos dos planetas internos. Contudo, sabe-se que os planetas gigantes Júpiter e Saturno são formados sobretudo por hidrogênio e hélio, que não poderiam existir sob a forma de gelo nessa área. Por isso formulou-se duas teorias para explicar a possível origem desses planetas. A primeira sugere que planetesimais formados de rocha e gelo se fundiram formando planetas com massas de dez a quinze vezes superior à da Terra, tornando-os suficientemente massivos para atrair e manter os gases que formavam a nebulosa solar, o que explicaria a provável composição atual do núcleo desses planetas, que são provavelmente rochosos. Outra teoria sugere a possibilidade de que os dois maiores planetas do Sistema Solar teriam se formado da direta condensação da nebusola solar, semelhante ao processo que deu origem ao Sol, onde a presença da enorme quantidade de gás, poeira e gelo possibilitaram a formação de corpos com elevadas dimensões. Urano e Netuno provavelmente surgiram a partir da condensação dos fragmentos de gelo presentes nessa região, razão pela qual são formados primariamente por elementos que compunham os corpos congelados, como carbono, oxigênio e nitrogênio. Contudo, quando atingiram porte suficiente para absorver gases tal como Júpiter e Saturno, a nebulosa solar já havia se dissipado, o que impossibilitou seu eventual crescimento. 11 Simulação mostrando os quatro gigantes gasosos e o Cinturão de Kuiper: a) Antes da ressonância 1:2 entre Júpiter e Saturno. b) Espalhamento dos objetos no Cinturão de Kuiper após a migração de Netuno. c) Após ejeção de corpos do Cinturão de Kuiper. 12
7 Migração planetária e evolução subsequente Ainda existiam muitos corpos remanescentes vagando entre os planetas recém-formados do Sistema Solar. De acordo com o modelo atual da evolução das órbitas planetárias, as órbitas dos três planetas mais externos eram muito mais próximas do Sol que atualmente (a órbita de Netuno se encontrava aquém da órbita atual de Urano), e além desses planetas se encontrava um enxame de rochas e gelo remanescentes da formação planetária. A influência gravitacional dos quatro gigantes gasosos desviava a órbita desses pequenos corpos para a região interna ou externoa do Sistema Solar. Contudo, a massa de Saturno, de Urano e de Netuno não era suficiente para evitar que esses planetas sofressem mudanças em suas órbitas por conta desses encontros. Quando direcionavam um planetesimal em direção ao Sol, adquiriam uma pequena aceleração que os levava a ocupar órbitas mais afastadas, caracterizando o processo de migração planetária. Depois de incontáveis encontros, Júpiter foi levemente direcionado para o interior do Sistema Solar, enquanto Saturno moveu-se na direção oposta, até que entraram em ressonância 1:2, ou seja, quando Júpiter orbitava o Sol uma vez, Saturno orbitava duas. Consequentemente, ocorriam sucessivas aproximações entre os planetas, e esses sucessivos puxões gravitacionais alteraram a órbita de Saturno, que se tornou nota 5 13 mais excêntrica. Essa mundança de posição do segundo maior planeta do Sistema Solar logo perturbou a órbita dos outros dois gigantes externos, Urano e Netuno, tornando-as também mais alongadas. Esse afastamento fez com que eles interceptassem uma região povoada com inúmeras rochas e pedras de gelo, cujas órbitas da maior parte foram extremamente alteradas, seguindo novas trajetórias nas mais diversas direções, durante um dos períodos mais caóticos da história do Sistema Solar. Ao final desse processo, Urano e Netuno ficaram substancialmente mais afastados do Sol, e limparam a região onde suas órbitas se encontram atualmente. Alguns remanescentes desses corpos (cerca de 0.1%) se encontram no Cinturão de Kuiper e Nuvem de Oort. Esse processo durou cerca de 500 milhões de anos, até que suas órbitas se acomodaram, e teve consequências notáveis, ainda, no Sistema Solar interior, para onde boa parte desses corpos foi direcionado, causando inúmeras colisões com a Terra, a Lua e os demais planetas, durante o período que ficou conhecido como intenso bombardeio tardio, a cerca de quatro bilhões de anos atrás nota 1, cujas marcas ainda permanecem visíveis na Lua e em Mercúrio. Componentes O Sistema Solar compreende o conjunto de oito planetas, corpos esféricos com dimensões significativamente elevadas, e cinco planetas anões, de acordo com critérios definidos pela União Astronômica Internacional, além de uma miríade de objetos menores que descrevem órbitas ao redor de uma estrela central, o Sol, cuja massa compreende 99.86% de toda a massa do sistema. Alguns planetas e planetas anões, possuem ainda, satélites naturais (que totalizam 176) com os mais diversos tamanhos e formatos, além de quatrosistemas de anéis ao redor dos quatro maiores planetas, formados por minúsculas e incontáveis partículas de poeira. Vagando entre os planetas
8 existem, ainda, milhões de asteroides (alguns deles com satélites naturais) que se encontram, sobretudo, numa região denominada Cinturão de Asteroides, e uma população de trilhões nota 1 de pedras de gelo nas regiões mais longínquas, muito além da órbita do último planeta, que, quando são desviadas para as proximidades do Sol, formam os cometas. Espalhados por toda a extensão do Sistema Solar está a poeira interplanetária, além das matéria proveniente do Sol que forma o vento solar. Praticamente todos os planetas e alguns de seus satélites possuem, ainda, uma camada de gases que os envolve, cuja composição, densidade e dinâmica variam substancialmente. Os planetas do Sistema Solar dividem-se em dois grupos completamente distintos, ao contrário dos corpos menores, que são subdivididos em diversas classificações, já que suas caracterísitcas diferem sensivelmente nte de acordo com a origem e a região onde se encontram. Sol O Sol em atividade. Note a erupção liberando matéria no espaço, chamada deejeção ejeção de massa coronal. O Sol é a estrela que se localiza no centro do Sistema Solar, a uma distância média de milhões de quilômetros da Terra (o que equivale a uma unidade astronômica). Consiste basicamente em uma esfera composta principalmente de gases ionizados, sobretudohidrogênio e hélio, cujas dimensões seriam suficientes para conter em seu interior mais de um milhão de planetas do tamanho da Terra. Toda a matéria do Sol é mantida coesa graças à ação da gravidade, o que mantém em seu núcleo a temperatura e a pressão suficientes para que ocorram reações de fusão nuclear e a consequente liberação de energia. 17 O Sol é a estrela mais próxima da Terra e a maior fonte de energia do Sistema Solar, mas em comparação com outras estrelas da Via Láctea, é relativamente pequena e comum, de cor amarelada, pertencente à classe estelar G2V. 18 Existem basicamente seis regiões distintas no Sol. O núcleo, onde ocorrem as reações de liberação de energia, é a camada mais interna, e se encontra a uma temperatura de mais de quinze milhões de graus Celsius. Em torno dele, está a zona de radiação, onde ocorre a transferência de calor e energia para a zona convectiva, a camada subsequente. Na superfície da estrela está a fotosfera, uma camada de cerca de quinhentos quilômetros de espessura cuja temperatura é de
9 aproximadamente graus Celsius, por meio da qual escapa a luz e o calor que se propagam em todas as direções sob a forma de radiação eletromagnética sendo, portanto, a camada visível mais brilhante da estrela. Imediatamente acima, estão a cromosfera e a coroa solar, que constituem uma espécie de atmosfera, praticamente invisíveis devido ao ofuscamento causado pelo brilho da superfície. Dessa coroa, que se aquece e chega a temperatura de dois milhões de graus Celsius, emanam correntes de partículas eletricamente carregadas que formam o vento solar, que se espalha com grande velocidade e chaga até os confins do Sistema Solar. 17 Planetas telúricos Os quatro planetas mais próximos do Sol formam o grupo dos planetas telúricos ou terrestres, que têm em comum uma crosta sólida, formada sobretudo por silicatos, além de um núcleo composto primariamente por ferro. No período de formação dos planetas, a ausência de gelo por conta da proximidade da estrela e as suas massas modestas não permitiram que ocorresse a abosorção de gases, resultando na sua constituição majoritariamente rochosa. Nenhum deles possui anéis planetários e somente a Terra e Marte possuem satélites naturais. As atmosferas dos planetas variam sensivelmente, desde a extremamente rafeita de Mercúrio à substancialmente espessa e turbulenta camada de gases que envolve Vênus. A atmosfera peculiar da Terra, por conta da presença de oxigênio devido à presença de seres vivos, contrasta com a atmosfera marciana, bem mais rarefeita mas que, segundo estudos, já foi substancialmente mais densa, ao ponto de permitir a ocorrência de água em estado líquido Mercúrio, cuja aparência é semelhante à da Lua. Mercúrio O planeta mais próximo do Sol possui uma aparência acinzentada com inúmeras marcas de impactos que lembram a superfície lunar. Gasta somente 88 dias para completar seu período de translação e não possui nenhum satélite natural. A atmosfera do planeta é muito tênue, formada somente de partículas retidas do vento solar, mas que se perdem rapidamente devido à intensa radiação oriunda da estrela. Por isso, a temperatura na superfície, que durante o dia chega a mais de 420 graus Celsius, caia drasticamente durante a noite, chegando a -180 C. Por causa da ausência de atmosfera conservaram-se as marcas dos impactos de meteoritos e asteroides que aconteceram há bilhões de anos nota 1, deixando marcas extensas, como a bacia Caloris, com mais de quilômetros de diâmetro. Mercúrio é o segundo planeta mais denso do Sistema Solar, com
10 um núcleo metálico cujo raio equivale a 75% do raio do planeta, e que é responsável pela manutenção de um fraco campo magnético. Existem evidências da existência de água sob a forma de gelo no planeta, em crateras profundas nos polos norte e sul que nunca recebem a luz do Sol diretamente, o que permitiria a existência da substância em estado sólido. 21 Vênus Vênus O segundo planeta a partir do Sol se encontra a cerca de 108 milhões de quilômetros da estrela e é semelhante à Terra em tamanho, massa, composição e gravidade. O planeta leva 243 dias terrestres para dar uma volta em torno do seu próprio eixo em sentido contrário ao da maioria dos outros corpos, mais do que o próprio período de translação, que é de 225 dias terrestres. Vênus possui umaatmosfera extremamente espessa e violenta, composta principalmente de gás carbônico e com formação de nuvens de ácido sulfúrico, com pressão 90 vezes maior do que a da atmosfera terrestre. Isso cria uma espécie de superefeito estufa e faz com que a temperatura atinja mais de 470 graus Celsius. A velocidade dos ventos chegam em média mais de 360 quilômetros por hora, e as nuvens circulam todo o planeta a cada quatro dias. 22 Devido à cobertura permanente das nuvens, não é possível observar a superfície do planeta diretamente, razão pela qual foi necessário o envio diversas sondas para fazer o mapeamento da superfície. Descobriu-se se que Vênus apresentou intensa atividade vulcânica entre 300 e 500 milhões de anos atrás que mudou completamente as características de sua superfície. Dentre os principais acidentes geográficos do planeta pode-se destacar duas regiões elevadas; a Ishtar Terra e a Aphrodite Terra, além da região Maxwell Montes, onde está o pico mais alto de Vênus, cujo tamanho é comparavel ao do monte Everest na Terra. Existem, ainda, diversos canais na superfície criados pelos fluxos de lava, que se estendem por milhares de quilômetros. As nuvens das camadas mais altas da atmosfera refletem a luz solar, fazendo com que o planeta, visto da Terra, seja um dos objetos mais brilhantes do céu. 22
11 Terra, fotografada pela sonda MESSENGER enquanto esta se dirigia para Mercúrio. Terra A Terra é o terceiro planeta a partir do Sol e o quinto maior do Sistema Solar, além de ser o único conhecido que abriga vida. Mais de setenta por cento de sua superfície é coberta por oceanos, com uma profundidade média de quatro quilômetros. O planeta é envolvido por uma atmosfera composta principalmente de nitrogênio e oxigênio, que é responsável pela proteção contra radiações nocivas à vida provenientes do Sol e do espaço e contra o impacto de pequenos meteoroides, que se desintegram antes de atingir a superfície. A rotação relativamente rápida da Terra produz o movimento no núcleo, composto principalmente de ferro e níquel, responsável pela manutenção de um campo magnético que a proteje do vento solar. A crosta do planeta, não é contínua, mas dividida em placas que se movem sobre uma camada de rocha fundida e em cujas bordas surgem vulcões que continuamente renovam a superfície. 23 A Terra possui um único satélite natural, a Lua que, segundo estudos, surgiu a partir do impacto de um corpo do tamanho de Marte com o planeta, e os remanescentes entes se tornaram o satélite natural. Como a Lua essencialmente não possui atmosfera, as marcas dos impactos com asteroides, meteoroides e cometas se conservam, formando milhares de crateras por toda a sua extensão. Em sua superfície podem ser distinguidas duas características básicas, as terras altas, que são as partes mais claras e os mares,, as áreas escuras que são bacias de impacto. O satélite, que orbita o nosso planeta a cada 27 dias, tem sempre a mesma face voltada para a Terra, e sua influência gravitacional produz as marés. As primeiras ras sondas para explorar o satélite foram enviadas em 1959 e dez anos depois a primeira missão tripulada realizou uma alunissagem, o que faz da Lua o único corpo celeste visitado por humanos. 24
12 Marte Marte O quarto planeta do Sistema Solar é conhecido também como planeta vermelho por causa de sua coloração, atribuída à grande quantidade de minérios de ferro em sua superfície. Visto da Terra, parece estar em constante mudança, por causa das poderosas tempestades s de areia que acontecem com relativa frequência, duram por semanas e mudam completamente sua fisionomia. O planeta possui cerca de metade do tamanho da Terra e sua superfície apresenta diversas marcas resultantes de impactos e da atividade geológica. Acredita-se que os vulcanismos aconteceram principalmente há três bilhões de anos atrás nota 1 e deixaram diversas marcas notáveis, das quais destacam-se o Monte Olimpo, um vulcão extinto que é o maior do Sistema Solar, com altitude três vezes maior do que a do Monte Everest, e o Valles Marineris, um sistema de cânions que se estende por mais de três mil quilômetros na região equatorial do planeta. Marte possui dois satélites naturais, Fobos e Deimos, dois corpos pequenos de formato irregular que são provavelmente asteroides capturados pela gravidade do planeta. 25 A atmosfera do planeta é composta principalmente de dióxido de carbono e é substancialmente mais rarefeita do que a da Terra, onde por vezes formam-se nuvens de vapor de água e neblina em vales e crateras. Nos polos norte e sul existem calotas polares cuja extensão varia conforme a estação do ano. 26 Diversas sondas espaciais já foram enviadas ao planeta para estudar suas características. Os dados obtidos mostram evidências que Marte já teve água líquida em sua superfície e em grande quantidade, que deixou muitas marcas como cânions e bacias. 25 Atualmente Marte intriga os cientistas com a possibilidade de ter existido alguma forma de vida no passado, e também se mostra como um alvo possível da colonização onização humana em outros planetas. 26 Planetas gigantes Os quatro maiores e mais externos planetas do Sistema Solar formam o grupo dos planetas gigantes gasosos, com dimensões superiores às da Terra. Compostos principalmente por hidrogênio e hélio, além de uma pequena fração de elementos mais pesados, esses planetas as possuem baixa densidade e têm como maior representante Júpiter, razão pela qual também recebem a
13 denominação de planetas jovianos. Por conta da sua constituição primariamente gasosa e do calor irradiado de seu interior, possuem uma atmosfera extremamente e espessa e turbulenta e superfície sólida nesses corpos é inexistente. Seus núcleos, entretanto, possuem uma boa parte de compostos rochosos, com massas muitas vezes superior a da Terra, remanescentes dos corpos inicais que os compunham antes de absorverem os gases das redondezas durante sua formação. Todos eles possuem anéis e numerosos satélites, além de notáveis campos magnéticos. Além de Júpiter, Saturno possui elevadas dimensões, além de um proeminente conjunto de anéis. Urano e Netuno, por sua vez, também são chamados de gigantes de gelo, devido a alguns compostos presentes em abundância, como metano, que lhes conferem colorações peculiares Júpiter, com a Grande Mancha Vermelha proeminente em sua parte sul. Júpiter O mais massivo planeta do Sistema Solar é caracterizado pelas diversas faixas de nuvens de diferentes cores, formadas principalmente de amônia. Os cinturões, como são chamadas as diferentes bandas do planeta, são criados pelos intensos ventos leste-oeste na altaatmosfera. Por vezes surgem diversos vórtices e sistemas de tempestades circulares, sendo que o maior e mais duradouro deles é agrande mancha vermelha, uma notável tormenta que tem durado por séculos, com dimensões maiores que as da Terra. A atmosfera jupiteriana é composta de hidrogênio e hélio, em cujas camadas mais inferiores a pressão provavelmente provoca a liquefação do hidrogênio. No interior do planeta o mesmo elemento adquire propriedades metálicas e se torna, portanto, eletricamente condutivo, no qual o fluxo de cargas elétricas geram um poderoso campo magnético cerca de vinte mil vezes mais intenso do que o da Terra. Sondas enviadas ao planeta descobriram um tênue sistema de aneis composto por minúsculas partículas negras provenientes dos remanescentes do impacto de meteoroides com seus satélites. Se o planeta continuasse
14 absorvendo gás quando se formou há bilhões de anos nota 1, teria pressão suficiente para iniciar a fusão nuclear e se tornaria uma estrela em vez de planeta. 28 Júpiter possui mais de cinquenta satélites naturais. Os quatro maiores são chamados luas galileanas porque Galileu Galilei foi quem as primeiro observou por meio de um telescópio em 1610 e hoje sabe-se se das grandes peculiaridades que cada uma apresenta. Io é o corpo mais ativo vulcanicamente do Sistema Solar, com diversos vulcões que se mantêm em erupção graças à gravidade de Júpiter, e os compostos de enxofre expelidos por eles conferem ao satélite uma coloração peculiar. Europa atrai a atenção dos cientistas por ser possível a existência de formas de vida. O satélite possui uma camada externa de gelo e um possível oceano líquido de água logo abaixo, cujo volume provavelmente é o dobro da quantidade de água presente na Terra. Ganímedes possui dimensões superiores as de Mercúrio, além de ser o único satélite que possui seu próprio campo magnético. Por fim, a superfície extremamente antiga e cheia de crateras de Calisto é uma recordação visível dos eventos que aconteceram no início da história do Sistema Solar. Outra peculiaridade desses satélites são as interações gravitacionais entre eles. Io, por exemplo, fica em uma espécie de cabo-de-guerra gravitacional entre Júpiter e Europa e Ganímendes. Além disso, todas essas luas mantém sempre a mesma face voltada para Júpiter, assim como a Lua mostra sempre a mesma face para a Terra Saturno, com seus famosos anéis, é o segundo maior planeta do Sistema Solar. Essa fotografia foi tirada pela sonda Cassini em 2007 enquanto orbitava o planeta. Saturno Saturno é o sexto planeta a partir do Sol e o segundo maior do Sistema Solar. A característica mais conhecida do planeta é seu notávelsistema de anéis, formado principalmente por pedras de gelo que formam faixas que se estendem por milhares de quilômetros acima da região equatorial, mas possui espessura média de somente dez metros. A composição do planeta é semelhante à de Júpiter, composto principalmente de hidrogênio e hélio. Os ventos nas camadas superiores da atmosfera, que chegam a mais de 1800 quilômetros por hora, combinados com os gases com temperaturas mais elevadas que emanam m do seu interior criam bandas amarelas e douradas distintas. 30 Os satélites naturais do planeta são relativamente distintos e peculiares. O maior deles, Titã, possui uma espessa atmosfera composta principalmente de nitrogênio, provavelmente similar à da Terra
15 antes do surgimento das formas de vida. Jápeto possui um lado com coloração brilhante e outro escuro, além de uma cordilheira que existe exatamente sobre o equador da lua. Mimas possui uma cratera gigantesca resultante de um impacto que quase rompeu a lua ao meio. Encélado apresenta indícios de atividade vulcânica, com ejeções de vapor de água em sua porção meridional. No total, Saturno possui 53 satélites naturais, muitos deles descobertos somente após o envio de sondas espaciais. 31 Urano Urano O sétimo planeta do Sistema Solar foi o primeiro a ser descoberto por meio de um telescópio, em Assim como o de Vênus, o sentido de rotação de Urano é retrórgrado, ao contrário da maioria dos corpos do Sistema Solar. Além disso, o eixo de rotação é extremamente inclinado, fazendo com que os polos do planeta fiquem diretamente voltados para o Sol durante um longo período. Urano é um dos dois planetas conhecidos como gigantes de gelo (o outro é Netuno), cuja atmosfera é formada principalmente de hidrogênio e hélio, além de uma pequena quantidade de metano (responsável pela coloração azul esverdeada) e água. O interior do planeta contém uma camada líquida de água, metano e amônia. O planeta também possui um sistema de anéis com faixas estreitas, composto por partículas escuras nos anéis mais internos e partículas brilhantes nos mais externos. 32 Os satélites naturais do planeta, que totalizam 27, foram nomeados de acordo com o nome das personagens de uma peça teatral em homenagem ao autor inglês William Shakespeare, diferente das de outros planetas, que receberam nomes da mitologia grega. As maiores luas de urano são Oberon e Titânia. Ariel tem a superfície mais brilhante e possivelmente a mais recente dos satélites de planeta, com poucas crateras de impacto. Miranda tem caracterísitcas únicas que não são encontradas em nenhum outro corpo do Sistema Solar. Possui gigantescos cânions e áreas de superfície que parecem muito antigas, mas outras que parecem bem mais recentes. Umbriel é a mais escura das cinco luas com maiores dimensões e está repleta de crateras de impacto antigas. A composição de boa parte dos maiores satélites parece ser uma mistura de gelo e rochas. Outras
16 luas em órbitas mais externas são provavelmente asteroides capturados ados pela gravidade do planeta. 33 Netuno, em imagem feita pela Voyager 2, a única sonda a visitar o planeta. Netuno O gigante e gelado planeta Netuno, o oitavo do Sistema Solar, foi o primeiro planeta localizado através de cálculos matemáticos em vez de observações regulares do céu. Como Urano não orbitava exatamente como deveria, concluiu-se que outro objeto desconhecido influenciava o planeta, o que realmente foi constatado posteriormente com a ajuda de um telescópio. A atmosfera netuniana estende-se se até grandes profundidades, onde se encontram gelo de água e outros compostos que envolvem um núcleo provavelmente metálico, com as dimensões similares às da Terra. Os ventos no planeta são até nove vezes mais rápidos do que os mais fortes que ocorrem na atmosfera da Terra. A coloração azul vívida de Netuno é atribuída à grande quantidade de metano, mas provavelmente outro composto desconhecido também contribui na coloração. Quando a sonda Voyager 2 passou pelo planeta, fotografou uma grande mancha escura, maior do que a Terra, um enorme sistema de tempestades que desapareceu anos mais tarde, mas novas manchas desse tipo surgem continuamente. O planeta possui, ainda, um tênue sistema de anéis que não é completamente uniformes, formados principalmente de poeira, com áreas mais espessas chamadas de arcos. 34 Netuno possui treze satélites naturais conhecidos, dos quais seis foram descobertos pela sonda Voyager 2. O maior deles é Tritão, que orbita o planeta na direção oposta à dos outros satélites. Essa lua é extremamente fria (com temperaturas inferiores a -230 C), mas possui gêiseres que expelem gelo a altitudes superiores a oito quilômetros da superfície. O satélite possui ainda uma tênue atmosfera que, por algum motivo desconhecido, está ficando cada vez mais quente. 34 Corpos menores Além do Sol, dos planetas, seus satélites e sistemas de anéis, existem incontáveis corpos que estão espalhados por toda extensão do Sistema Solar, chamados de corpos menores. nota 6 nota 6 35 Os
17 asteroides são alguns dos corpos de maiores dimensões nesse grupo, e se localizam principalmente entre as órbitas de Marte e Júpiter, embora existam muitos outros vagando entre os planetas. Além da órbita de Netuno se encontram inúmeros outros corpos formados por rocha e gelo que povoam os confins do Sistema Solar, dentre eles os planetas anões, que possuem as maiores dimensões do grupo de corpos menores. Por fim, permeando todo esse espaço estão os minúsculos meteoroides e as microscópicas partículas de poeira interplanterária, além das moléculas oriundas sobretudo do vento solar. 36 Vesta, o segundo maior asteroide, logo atrás do planeta anão Ceres. Asteroides Os asteroides podem ser definidos como rochosos e relativamente pequenos fragmentos remanescentes da formação do Sistema Solar. Suas dimensões variam desde algumas centenas de quilômetros a alguns metros de diâmetro, e até o presente momento localizou-se mais de meio milhão desses corpos orbitando o Sol, contudo estimativas sugerem números muito superiores. Estima-se se que a massa de todos os asteroides em conjunto sejainferior à massa da Lua. No período de formação do Sistema Solar, a gravidade do planeta Júpiter não permitiu que os corpos situados entre sua órbita e a de Marte se agregassem para formar um novo planeta. Por isso, existem no local milhões desses corpos remanescentes que atualmente compõem o Cinturão de Asteroides, sendo que boa parte deles possui formato irregular, com inúmeras pequenas crateras de impacto em sua superfície. Mais de 150 asteroides possuem satélites naturais, e outros formam sistemas binários, ou seja, um gira em torno do outro. A gravidade de Júpiter ocasionalmente perturba a órbita de alguns desses corpos, que são enviados para o interior do Sistema Solar e cruzam com a órbita dos planetas interiores, como a Terra. A colisão desses corpos no passado alteraram significativamente a história geológica e a evolução da vida no nosso planeta. 37 Existem certas áreas no no cinturão relativamente vazias, chamadas de Lacunas de Kirkwood, onde a ressonância gravitacional com Júpiter impede esses objetos de ocuparem certas órbitas no interior do cinturão. 38
18 Distribuição dos asteroides na região interna do Sistema Solar. Em verde, os troianos de Júpiter. Uma sonda espacial foi enviada pela agência espacial norte-americana para estudar os dois maiores asteroides, Ceres (que é atualmente classificado como planeta anão) e Vesta. O primeiro possui o formato arredondado e tem mais de 950 quilômetros de diâmetro, enquanto o segundo tem mais de 530 quilômetros de extensão. Por vezes são chamados de planetas bebê, pois durante sua formação estavam adquirindo massa assim como os outros planetas, no entanto a gravidade de Júpiter desviou diverosos corpos e impediu que outros se agregassem e que, consequentemente, esses objetos atingissem o porte de um planeta. 37 Alguns planetas possuem asteroides troianos, que são corpos que compartilham a mesma órbita que um planeta, estando localizados nos pontos lagrangianos L 4 e L 5 (60 a frente e 60 atrás do planeta em relação a sua órbita ao redor do Sol). nota 7 Júpiter possui mais de seiscentos mil desses objetos com mais de um quilômetro de diâmetro nessa região. 39 Netuno também possui asteroides troianos e recentemente descobriu-se o primeiro troiano da Terra, o 2010 TK 7. de Júpiter e Netuno, existem, ainda, outra classe de corpos menores chamada de Centauros, que são oriundos da ejeção dos objetos do Cinturão de Kuiper durante a migração planetária. Contudo, ficam nessa região por um tempo relativamente curto, pois suas órbitas ou são alteradas pela gravidade dos planetas gigantes ou colidem com eles. 41 Objetos Próximos da Terra Muitos asteroides estão espalhados pelo Sistema Solar, longe da concentração principal entre as órbitas de Marte e Júpiter. Muitos deles cruzam com a órbita ou passam a distâncias relativamente pequenas do nosso planeta, por isso são chamados de Objetos Próximos da Terra (NEO, sigla de Near Earth Objects). Define-se como um NEO os corpos que possuem periélio menor que 1.3 unidade astronômica, e são classificados de acordo com suas caracterísiticas orbitais. O primeiro corpo descoberto orbitando nas proximidades da órbita terrestre foi o asteroide Eros, encontrado no fim do século XIX e possui mais de 33 quilômetros de comprimento, sendo um dos maiores dessa classe. No dia primeiro de fevereiro de 2013, objetos haviam sido encontrados próximos a Terra Entre as órbitas
19 É provável que o evento de extinção em massa dos dinossauros ocorrido há 65 milhões de anos tenha sido causada pelo impacto de um asteroide com cerca de dez quilômetros de extensão, criando uma imensa cratera, o que evidencia o alto poder de destruição de tais eventos de impacto. 45 Em primeiro de fevereiro de 2013 existiam corpos que representavam um possível, mas remoto, risco de colisão com a Terra. 44 Por essa razão, o monitoramento constante do céu permite a descoberta de diversos corpos que possam apresentar ameaça, o que é feito por diversos programas de observação como o Lincoln Near-Earth Asteroid Research, o Near Earth Asteroid Tracking e o Lowell Observatory Near-Earth-Object Search, dentre outros. Para estimar a probabilidade de colisão foi criada a Escala de Turim, que varia de 0 a 10, onde o menor valor significa ameaça insignificante, enquanto o valor máximo representa uma colisão iminente com consequências globais. 46 Contudo, os asteroides nas proximidades podem ser o primeiro alvo para exploração de minérios fora da Terra, já que, segundo pesquisas, possuem uma considerável quantidade de ouro, platina e outros metais raros em sua composição. 47 Objetos transnetunianos A região do Sistema Solar além da órbita de Netuno não é completamente vazia, pelo contrário, é povoada por inúmeros objetos denominados transnetunianos. Esses corpos, formados basicamente por gelo e fragmentos rochosos, estão distribuídos entre várias regiões de acordo com a densidade de objetos, como o Cinturão de Kuiper, onde estão quatro dos cinco planetas anões (Plutão, Éris, Haumea e Makemake), o disco disperso e a Nuvem de Oort, sendo que essa três áreas são o local de origem dos cometas que por vezes visitam o interior do Sistema Solar, onde seus gases criam uma notável cauda caracterísitca. 48 Comparação entre oito dos maiores corpos transnetunianos com a Terra e seus satélites. Os quatro da primeira coluna são planetas anões. Planetas anões
20 Por um longo tempo, Plutão foi considerado o nono planeta do Sistema Solar. Entretanto, a descoberta de um novo corpo celeste chamado Éris em 2005, com tamanho semelhante ao de Plutão, levantou uma discussão sobre o que realmente era um planeta. Com isso a União Astronômica Internacional decidiu, no ano seguinte, criar uma nova classificação para designar esses novos mundos descobertos, que são mais desenvolvidos que asteroides, mas se distinguem dos planetas comuns. Por isso criou-se a categoria dosplanetas anões. 49 Atualmente estão nessa classificação cinco objetos celestes, sendo que somente Ceres se localiza mais próximo do Sol que Netuno, no Cinturão de Asteroides. Os outros objetos dessa classe também são chamados de plutoides, fazendo alusão à importância histórica do planeta anão. 50 Plutão possui cerca de dois terços do diâmetro da Lua e provavelmente possui um núcleo rochoso cercado por um manto formado por gelo de água. Sua órbita mais excêntrica faz com que durante um período de vinte anos o planeta anão fique mais próximo do Sol que Netuno, período no qual acredita-se que se forme uma tênue atmosfera, quando o aumento da temperatura provoca o degelo e consequentemente a vaporização dos gases. Contudo, à medida que se afasta do Sol novamente, essa atmosfera desaparece, pois os gases se condensam e congelam. Caronte é a maior das cinco luas do planeta e possui quase a metade do seu tamanho, o que leva alguns cientistas a considerarem os dois corpos como sistema duplo em vez de planeta e satélite. 51 Éris possui um tamanho similar ao de Plutão e, provavelmente, a mesma composição. Originalmente apelidado de Xena, o planeta anão leva mais de quinhentos anos para completar uma volta ao redor do Sol e possui uma pequena lua, Disnomia. 52 Makemake, cujo tamanho é um pouco menor que o de Plutão, contém metano e etano em sua superfície, além de uma coloração avermelhada atribuída à interação desses compostos com a radiação ultravioleta do Sol. 53 E, por fim, Haumea, um planeta anão com tamanho semelhante ao de Plutão que possui uma dos mais curtos períodos de rotação do Sistema Solar (menos de quatro horas), o que provocou um alongamento do seu formato, tomando uma forma semelhante à de uma bola de futebol americano. Possui dois satélites naturais,namaka e Hiʻiaka. 54 Regiões externas