Astrofísica
do
Sistema
Solar
Daniela Lazzaro
Observatório Nacional - Rio de
Janeiro
[email protected]
http://www.on.br
1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002
 Introdução ao Sistema Solar
 Planetologia comparativa
 planetas terrestres X planetas gigantes
X pequenos corpos




Interiores
Superfícies
Atmosferas
Pequenos corpos
 satélites, asteróides, cometas, anéis
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Interiores
Terra  profundidade conhecida  10%
 evidências indiretas
Densidade: total = 4.5 g/cm3
 rochas sup. = 2,6 -3,0 g/cm3
 densidade do núcleo  10 g/cm3
Calor aumenta com profundidade
 interior da Terra mais quente
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Terremoto  ondas sismicas
 temperatura e pressão
 tem líquido no interior
Ondas S + P
Ondas P
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Propriedades da superfície
 rochas derivadas do derretimento de camadas inferiores
 rochas vindas de até 200km abaixo da superfície
 camadas inferiores derretidas
 grandes pressões
Campo magnético
líquido metálico turbulento
 parte do interior é metálico
 parte do interior é líquido
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Mercúrio
 maior densidade “uncompressed”
 60% metal
 campo magnético  interior líquido
Núcleo
Ni-Fe
Crosta
Rochas
T
5,5
4,5
L
3,3
3,3
M
5,4 c
5,3 u
1800km
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Venus
 interior quente devido a vulcanismo
 não tem magnetosfera
 núcleo rico em metais
Marte
 densidade 3, 9 e 3,8 (unc.)  pouco metal
 núcleo (FeS)  40% diâmetro (= Terra)
 não tem magnetosfera
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Planetas Gigantes
 Governado pela pressão
• centro  100 x 106 bars, densidade 31g/cm3
(Terra: pressão 4 x106 bar, densidade 17g/cm3)
 Nuvens: H, He  gás
 Hidrogênio metálico
• H líquido  eletrons  livres
 comportamento metal
 Núcleo: rochas + gelos
Fe, Si, O
C, N, O, + H
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Pequenos corpos
 famílias = resultado de fragmentação
 poucos corpos diferenciados
 interiores basicamente homogêneos
Asteróides:
Satélites:
 pequenos  asteróides
 grandes  gelos +rochas
 Io interior fluído
Cometas:
 agregados homogênos com pouca coesão
 facilmente destruidos
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Superfícies
Crateras
Vulcanismo
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Atividade tectônica
Canais
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Crateras
vulcânica?
origem:
impactos?
1890 G.K. Gilbert
Terra
Lua
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Origem meteorítica
 condições particulares
Impacto em alta velocidade  explosão = bomba

forma a cratera
elimina traços da direção da queda
v = vmin + vorb.
vmin = 4,3 km/s (Mercúrio)
10,4 km/s (Venus)
11,2 km/s (Terra)
5,0 (Marte)
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Meteoróide
Explosão
Superfície
lunar
Material ejetado
alta velocidade
Ondas de choque
Material ejetado
Cratera
“Rim”
Superficie
original
Material ejetado
Crosta pulverizada
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Mercúrio: Caloris Basin
1400km largura
anéis de montanhas  3km
Crateras duplas
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Venus: multiplas crateras
Terra: Meteor Crater
1,2 km diâmetro, 0,2 km profundidade
idade = 25.000 anos, meteorito ~ 50m
Marte: Crater Yuty
18km diâmetro -“splosh”
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Satélites
Callisto: crateras em cadeia
Phobos: tamanho
limite
Europa: sobre gelo
Mimas:
120/400km
Miranda: superfície jovem
Asteróides
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Na falta de uma
superfície...
Shoemaker-Levy 9 - Descoberto: março 1993 - Colisão: julho 1994
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Vulcanismo
lava  material flúido

altas temperaturas
Venus
Terra
Marte
(Io, Lua
Vesta,…)
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Venus: Sif Mons - vulcão escudo
diâmetro ~ 500km, altura ~ 3 km
caldera ~ 40km
Venus: Gula Mons
altura ~ 4 km, caldera ~ 100km
Venus: Domes - lava viscosa homogenea
~ circulares, diâmetro ~25km, altura ~2km
Venus: Coronae
subida material quente
Aine: 300km diâmetro
Terra: Mayon
estrato-vulcão
Terra: Arizona
vulcão cônico
Terra: Mauna Kea
vulcão escudo
Terra: Puo
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Marte: Tharsis Elysium
tipo escudo lava flúida
Marte: Olympus Mons
700km largura, 25km altura
Marte: Planices vulcânicas
hemisferio Norte
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Io: + ativo
Voyager 1, 2
Largura ~ 300km
Altura ~ 100km
Enxofre!!
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Lua: mare
Vesta: asteróide
Magnya: asteróide
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Atividade tectônica
Terra: Wegener ~1960
“deriva” dos continentes
movimentos no manto
Marte: hemisferios
separados por um
canyon  fratura?
Venus: montanhas
Maxwell colisão de
placas?
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Europa
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Canais
“runoff”  chuva
“outflow”  degelo
Mars Odyssey
maio-2002
Europa: oceano
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Atmosferas
Planetas Terrestres
Terra Venus Marte
(%)
(%)
(%)
Dioxido de carbono – CO2
0,03
96
95,3
Nitrogênio - N2
78,1
3,5
2,7
Argônio - Ar
0,93
0,006
1,6
Oxigênio – O2
21,0
0,003
0,15
Neônio – Ne
0,002
0,001
0,0003
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Planetas gigantes Júpiter
Saturno
Urano
Netuno
Hidrogênio
(H2)
86,1
92,4
84
84?
Hélio (He)
13,8
7,4
14
?
Metano
(CH4)
0,09
0,2
2
2-3
Amônio
(NH3)
0,02
0,02
-
-
0,008
-
-
-
Vapor de
água (H2O)
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Camadas: caracterizadas por inversão de temperatura
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Proteção da superfície
calor - frio - meteoros
Efeito estufa: T ~ 730K
pressão ~ 90x na Terra
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Marte
Atmosfera muito ténue
pressão superfície 1/150 x Terra
Temperatura superfície
~ 50K mais frio da Terra
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Júpiter
Aparência
• bandas de nuvens  cores diferentes
• “Grande mancha vermelha”
Composição
• 86% H + 14% He + metano + amônio + água
• cores  processos químicos complexos
Sulfetos (S+H) + Fosfatos (P+H)
vermelho, marrom, amarelo
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Bandas atmosféricas
zonas: alta pressão
faixas: baixa pressão
Material frio desce
Material quente sobe
Estrutura de bandas depende do fluxo
zonal desaparece nos polos!
Fluxo zonal: vento estável
direção leste e oeste
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Júpiter: estutura
neblina
gelo de amônio
gelo amônio + enxofre
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Saturno
Bandas, ovais e
zonas de convecção
Ventos
~ 1500km/s equador
(J  ~ 400km/s)
HST: circulação e evolução de nuvens
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Urano - Netuno
84% H +14% He + metano
não tem amônio  baixa temperatura
metano sem amônio  absorve comprimentos
de onda longos (vermelho)  azul
Urano: Voyager  poucas nuvens claras  baixa atmosfera
 ventos ~200-500km/h
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Netuno
“Great Dark Spot”
tamanho ~Terra
Voyager2 - 1989
nuvens
vel ~ 2000km/h
“Great Dark Spot”?
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Titan - satélite de Saturno
Metano líquido
Atmosfera: N (90%) + Ar (10%) + Metano + Amônio +...
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Magnetosferas
Região onde se extende
o campo magnético
Núcleo:
Metal líquido circula
 corrente elétrica em
movimento
Particulas carregadas
capturadas pelo
campo magnético
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Júpiter:
intensidade ~ 1 x 106 vezes da Terra
extensão ~ 30 x 106 km
Saturno:
intensidade ~ 100 vezes da Terra
extensão ~ 1 x 106 km
Urano e Netuno:
intensidade ~ 100 vezes da Terra
extensão ~ 4 x raio da Terra
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 Introdução ao Sistema Solar
 Planetologia comparativa
 planetas terrestres X planetas gigantes
X pequenos corpos




Interiores
Superfícies
Atmosferas
Pequenos corpos
 satélites, asteróides, cometas, anéis
lazzaro@ on.br
http://www.on.br/institucional
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