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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Terremoto ondas sismicas temperatura e pressão tem líquido no interior Ondas S + P Ondas P 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Superfícies Crateras Vulcanismo 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Atividade tectônica Canais 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Crateras vulcânica? origem: impactos? 1890 G.K. Gilbert Terra Lua 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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) 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Meteoróide Explosão Superfície lunar Material ejetado alta velocidade Ondas de choque Material ejetado Cratera “Rim” Superficie original Material ejetado Crosta pulverizada 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Mercúrio: Caloris Basin 1400km largura anéis de montanhas 3km Crateras duplas 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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” 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Satélites Callisto: crateras em cadeia Phobos: tamanho limite Europa: sobre gelo Mimas: 120/400km Miranda: superfície jovem Asteróides 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Na falta de uma superfície... Shoemaker-Levy 9 - Descoberto: março 1993 - Colisão: julho 1994 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Vulcanismo lava material flúido altas temperaturas Venus Terra Marte (Io, Lua Vesta,…) 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Marte: Tharsis Elysium tipo escudo lava flúida Marte: Olympus Mons 700km largura, 25km altura Marte: Planices vulcânicas hemisferio Norte 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Io: + ativo Voyager 1, 2 Largura ~ 300km Altura ~ 100km Enxofre!! 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Lua: mare Vesta: asteróide Magnya: asteróide 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Atividade tectônica Terra: Wegener ~1960 “deriva” dos continentes movimentos no manto Marte: hemisferios separados por um canyon fratura? Venus: montanhas Maxwell colisão de placas? 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Europa 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Canais “runoff” chuva “outflow” degelo Mars Odyssey maio-2002 Europa: oceano 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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) 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Camadas: caracterizadas por inversão de temperatura 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Proteção da superfície calor - frio - meteoros Efeito estufa: T ~ 730K pressão ~ 90x na Terra 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Marte Atmosfera muito ténue pressão superfície 1/150 x Terra Temperatura superfície ~ 50K mais frio da Terra 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Júpiter: estutura neblina gelo de amônio gelo amônio + enxofre 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Saturno Bandas, ovais e zonas de convecção Ventos ~ 1500km/s equador (J ~ 400km/s) HST: circulação e evolução de nuvens 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Netuno “Great Dark Spot” tamanho ~Terra Voyager2 - 1989 nuvens vel ~ 2000km/h “Great Dark Spot”? 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Titan - satélite de Saturno Metano líquido Atmosfera: N (90%) + Ar (10%) + Metano + Amônio +... 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Magnetosferas Região onde se extende o campo magnético Núcleo: Metal líquido circula corrente elétrica em movimento Particulas carregadas capturadas pelo campo magnético 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 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 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 lazzaro@ on.br http://www.on.br/institucional 1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002