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"Coração" de Plutão sugere possibilidade do oceano subterrâneo

O remoto impacto de um asteroide gigante sobre o planeta anão oferece novas perspectivas sobre a existência de um mar abaixo da sua superfície

Shutterstock

Desde que a nave New Horizons, da Nasa, sobrevoou Plutão no ano passado, evidências de que o planeta anão possa ter um oceano líquido abaixo de sua crosta congelada vêm se acumulando. Agora, através da modelação da dinâmica de impacto que criou uma cratera massiva na superfície de Plutão, uma equipe de pesquisadores realizou uma nova estimativa de quão grossa a camada líquida poderia ser.

O estudo, liderado pelo geólogo Brandon Johnson, da Universidade Brown, e publicado na revista científica Geophysical Research Letters, descobriu que há uma grande possibilidade de que existam mais de 100 quilômetros de água líquida abaixo da superfície de Plutão. A pesquisa também oferece pistas sobre a composição deste oceano, sugerindo que ele provavelmente possui um conteúdo semelhante ao do Mar Morto.

"Modelos térmicos do interior de Plutão e evidência tectônica descoberta na superfície sugerem que o oceano possa existir, mas não é fácil inferir seu tamanho ou outras informações,” disse Johnson, que é professor assistente do Departamento de Ciências da Terra, Meio Ambiente e Planetárias da Brown. “Nós conseguimos restringir um pouco a sua espessura e descobrir algumas pistas sobre sua composição.”

A pesquisa se focou na planície Sputnik, uma bacia de 900 quilômetros de largura que forma o lóbulo oeste da famosa formação em formato de coração revelada durante o voo da New Horizons. A bacia parece ter sido criado por um impacto, possivelmente por um objeto com mais de 200 quilômetros de largura ou mais.

A história de como a bacia se relaciona com o hipotético oceano de Plutão começa com a sua posição em relação à maior lua de do planeta anão, Caronte. Plutão e Caronte sempre mostram um para o outro as mesmas faces quando realizam rotação. A planície Sputnik está diretamente no eixo de maré que liga os dois mundos. Essa posição sugere que a bacia possui o que se chama de anomalia positiva de massa — tem mais massa do a média quando se trata da crosta gélida de Plutão. À medida que a gravidade de Charon exerce um “puxão” em Plutão, ele puxaria proporcionalmente áreas de maior massa, o que inclinaria o planeta até que a planície Sputnik se alinhasse ao eixo das marés.

Mas uma anomalia positiva de massa faria da planície Sputnik uma exceção no que diz respeito a crateras.

"Uma cratera de impacto é basicamente um buraco no chão,” diz Johnson. “Você está pegando  um monte de material e abrindo, então você esperaria obter uma anomalia negativa de massa, mas não é o que vemos com a planície Sputnik. Isso fez as pessoas pensarem sobre como obtivemos uma anomalia positiva de massa.”

Parte da resposta é que, depois de ter se formado, a bacia foi parcialmente preenchida com nitrogênio congelado. A camada congelada adiciona certa massa para a bacia, mas não é suficientemente grossa para fazer a planície Sputnik ter massa positiva, explica Johnson.

O resto da massa pode ter sido gerada por líquido escondido sob a superfície.

Como uma bola de boliche caindo sobre um trampolim, um grande impacto causa uma cavidade na superfície do planeta, seguido de um rebote. Esse rebote puxa o material das profundezas do interior do planeta para cima. Se esse material que emergiu for mais denso do que o que foi arremessado para longe, a cratera acaba tendo a mesma massa que tinha antes do impacto acontecer. Esse é um fenômeno chamado de compensação isostática pelos geólogos.

A água é mais densa do que o gelo. Então, se houvesse uma camada de água líquida abaixo da superfície gélida de Plutão, ela poderia ter brotado após o impacto na planície Sputnik, igualando a massa da cratera. Se a bacia tivesse começado com uma massa neutra, então a camada de nitrogênio depositada depois seria o suficiente para criar uma anomalia positiva de massa.

"Esse cenário requer um oceano líquido,” afirma Johnson. “Nós queríamos usar modelos computadorizados do impacto para ver se isso é algo que realmente aconteceria. O que descobrimos é que a produção de uma anomalia positiva de massa é, na verdade, bastante sensível à quão grossa a camada oceânica é. Também é sensível em relação à quão salgada é o oceano, porque o conteúdo salino afeta a densidade da água.”

Os modelos simularam o impacto de um objeto grande o suficiente para criar uma bacia do tamanho da planície Sputnik, atingindo Plutão em uma velocidade esperada para aquela parte do Sistema Solar. A simulação assumia várias espessuras para a camada de água abaixo da crosta, indo desde nenhuma água até uma camada com 200 quilômetros de espessura.

O cenário que melhor reconstruiu o tamanho da profundidade observada na planície Sputnik, ao mesmo tempo que criava uma cratera com massa compensada, foi aquele no qual Plutão possui um oceano com mais de 100 quilômetros de profundidade e uma salinidade de aproximadamente 30%.

O que isso nos diz é que a planície Sputnik é, de fato, uma anomalia positiva de massa — e, aparentemente — essa camada oceânica de ao menos 100 quilômetros tem que estar lá,” afirmou Johnson. “É bastante incrível para mim que um corpo tão distante do sistema solar ainda possa ter água líquida.”

À medida que os pesquisadores continuam a olhar para os dados mandados pela New Horizons, Johnson está esperançoso de que uma imagem mais clara do oceano de Plutão aparecerá.

Os coautores de Johnson nesse estudo foram Timothy Bowling, da Universidade de Chicago, e Alexander Trowbridge e Andrew Freed da Universidade Purdue.

 

Brown University

 

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