superfícies planetárias

8/4/2019 Superfícies Planetárias

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Superfícies Planetárias

As superfícies dos corpos do Sistema Solar apresentam as marcas de diversos processos físicos tais

como a craterização, o vulcanismo, a atividade tectônica e a formação de fraturas e canais. Vamos a

seguir descrever os vários tipos de estruturas que são observadas em diversas superfícies planetárias e

quais os seus processos de formação.

Craterização

A característica mais marcante que observamos nas superfícies dos corpos planetários são as crateras.

Embora conhecidas há bastante tempo, principalmente aquelas que marcam

a superfície lunar, sua origem somente começou a ser entendida em final

de 1890. Até então acreditava-se que as grandes estruturas observadas na

Lua eram de origem vulcânica, uma vez que na Terra as únicas estruturas

similares conhecidas eram as bocas dos vulcões. Em 1890, entretanto, o

geólogo Grove Karl Gilbert, cientista do U.S. Geological Survey, observou

que o fundo das estruturas presentes na Lua estava aproximadamente no

mesmo nível que a região a sua volta, ao contrário do que ocorria com os

vulcões da Terra. A partir desta constatação Gilbert propôs

que as estruturas vistas na Lua deveriam ser de origem

meteorítica, ou seja, produzidas por pequenos corpos que

teriam colidido com o nosso satélite.

Esta explicação, entretanto, encontrou sérias restrições no

meio científico já que para explicar a forma sempre

arredondada das estruturas observadas na Lua a hipótese

da origem meteorítica exigia condições muito particulares

de impacto. Para que essas crateras fossem formadas seria

necessário que o objeto causador do impacto colidisse

sempre de uma maneira perpendicular à superfície. De fato,

se jogarmos uma pedra na areia notaremos que a "cratera" terá uma forma deformada dependendo do

ângulo em que a pedra colidir com o solo. Crateras redondas somente serão obtidas quando deixarmos a

pedra cair perpendicularmente ao solo.

Anos mais tarde, com a constatação de que os impactos na superfície da Lua eram processos físicos queocorriam em alta velocidade, o problema foi resolvido. Os cientistas notaram que um corpo para atingir

a superfície de um planeta deve ter uma velocidade pelo menos igual à velocidade de escape do planeta.

A esta velocidade deve ser adicionada a velocidade que o corpo já tinha em relação ao planeta,

geralmente da ordem de dezenas de quilômetros por segundo. As velocidades de escape são tipicamente

de 4,3 km/seg para Mercúrio, de 10,4 km/seg para Vênus, de 11,2 km/seg para a Terra, de 5,0 km/seg

para Marte e de 2,4 km/seg para a Lua, como foi mostrado na tabela 6 da introdução. Portanto, devido à

alta velocidade do impacto, o que ocorre é uma explosão, semelhante a uma bomba explodindo na

Terra. A cratera é resultante dessa explosão e não da entrada do corpo na superfície do planeta ou

satélite. A explosão em si elimina todos os traços da direção da queda fazendo com que a cratera

sempre tenha a forma circular.



Embora o processo de formação de crateras seja o mesmo em todos os planetas cada um deles guarda

características bem distintas. Mercúrio, por exemplo, apresenta uma superfície totalmente craterizada

muito similar à da Lua e suas principais características são as crateras duplas. A maior cratera de

Mercúrio, chamada Caloris Basin (imagem abaixo, esquerda), tem uma largura de cerca de 1400 km e

é rodeada por anéis de montanha com alturas de até 3 km. Outra cratera importante nesse planeta, a

cratera Bach, tem um anel exterior com um diâmetro de cerca de 100 km. Dado curioso é que nomes

de artistas, escritores, compositores e outros

personagens ligados às artes e humanidades foram

dados a todas as estruturas observadas na superfície de

Mercúrio. No caso de Vênus, devido à espessa atmosfera

que o recobre, somente conseguimos observar sua

superfície através da utilização de radares. Dados sobre

a superfície de Vênus foram obtidos principalmente por

sondas espaciais tais como a Pioneer 12, as Venera 15 e

16 e, mais recentemente, a Magellan. Contrariamente

ao que observamos em Mercúrio, a superfície de Vênus

é pouco craterizada sendo que a maior cratera, a

cratera Mead, tem apenas 275 km de diâmetro. Poder-

se-ia imaginar que a falta de crateras em Vênus fosse

devida à presença de uma densa atmosfera nesse

planeta, a qual desintegraria completamente qualquerobjeto que nela penetrasse. Na realidade sabemos que

isto somente é verdade no caso de pequenos corpos. A

ausência de crateras com diâmetro inferior a 10 km de

diâmetro indica exatamente que todo corpo menor do

que 1 km foi desintegrado na atmosfera antes de atingir

o solo. Por outro lado, a maioria das crateras existentes

com diâmetro entre 10 e 30 km são distorcidas,

aparentemente porque o projétil foi quebrado e explodiu na atmosfera antes de atingir o solo. Existem

também muitas crateras múltiplas, indicação de que o projétil foi quebrado em vários pedaços que

atingiram a superfície do planeta Vênus em locais próximos. A falta de crateras maiores é atribuida à

intensa atividade geológica que ocorreu no planeta Vênus, presumivelmente há algumas centenas de

milhões de anos.

A Terra também guarda bem poucos registros de impactos. Isto é devido a vários fatores: a atividadegeológica, a erosão da chuva e dos ventos e, naturalmente, a presença humana. Uma das crateras mais

bem conservadas é a chamada Meteor Crater localizada no estado do Arizona (EUA) (abaixo).



Essa cratera tem um diâmetro de 1,2 km e uma profundidade de cerca de 0,2 km. Sua idade é estimada

em 25000 anos e acredita-se que foi formada por um corpo ferroso com cerca de 50 m de diâmetro.

A falta de mais crateras na superfície da Terra não significa que colisões importantes não tenham

acontecido. Lembramos o caso da extinção dos dinossauros, ocorrida há cerca de 65 milhões de anos, e

que se acredita tenha sido causada pela queda de um asteróide com cerca de 5 km de diâmetro na

região que hoje é conhecida como a península do Yucatan (México).

Marte, por outro lado, também tem crateras bem características. Talvez a mais impressionante seja a

cratera Yuty (imagem abaixo) que tem um diâmetro de apenas 18 km mas apresenta uma estrutura

parecida com a que encontraríamos se o impacto tivesse ocorrido em um terreno pastoso. A este tipo de

cratera foi dado o nome de "splash", que é bastante sugestivo em qualquer língua.

Não são apenas os planetas terestres que têm suas superfícies recobertas por crateras. A superfície da maioria dos corpos menores do

Sistema Solar também apresenta essa característica. Crateras de diversos tamanhos são observadas na maioria dos satélitesplanetários. Phobos (a esquerda) e Mimas (a direita), satélites respectivamente de Marte e de Saturno, têm crateras cujo tamanho estáno limite da fratura do próprio corpo.



Estudos indicam que se essas colisões em Phobos e Mimas tivessem sido causadas por corpos ligeramente maioresdo que aqueles que as produziram, esses satélites teriam sido completamente destruídos.

Calisto, um dos satélites de Júpiter, apresenta cadeias de crateras as quais devem ter sido produzidas pela queda emseqüência de fragmentos de um objeto celeste que foi quebrado pela força de maré de Júpiter.

Por fim, os poucos asteróides que foram fotografadas por sondas espaciais também apresentam superfíciesrecobertas por crateras de diversos tamanhos e formatos.

E na falta de uma superfície sólida, não temos crateras? Temos sim, mas estas são apagadas rapidamente. Isto ficouevidente em julho de 1994 quando ocorreu a colisão do cometa Shoemaker-Levy 9 com Júpiter.

Este cometa foi quebrado pelas forças de maré de Júpiter e seus diversos fragmentos foram caindo nesse planeta,criando manchas escuras em sua superfície. Estas manchas, que não eram esféricas mas sim oblíquas indicandoexatamente o ângulo de entrada dos fragmentos, foram produzidas pela subida de material proveniente de suascamadas inferiores. Ao longo dos dias subsequentes à queda, cada uma das manchas foi desaparecendo devido à

rotação da atmosfera de Júpiter. Um ano mais tarde não havia qualquer vestígio visível da colisão do cometaShoemaker-Levy 9 com esse planeta gigante.



Vulcanismo

O vulcanismo e suas marcas é outra característica das superfícies planetárias. É importante ressaltar que ovulcanismo é resultado da ejeção de lava quente, tanto de forma violenta como através de um lento e contínuoderramamento. A figura abaixo mostra o continuo derramamento de lava feito por um vulcão terrestre. O mesmofenômeno ocorreu, e ainda ocorre, em alguns objetos do Sistema Solar.



Este material fluido provém das camadas inferiores e é gerado à altas temperaturas dentro do manto. Traços devulcanismo estão presente na superfície de todos os planetas terrestre, da Lua e de Io, satélite de Júpiter, e em

algumas dezenas de asteróides.

Vênus apresenta estruturas vulcânicas, inativas no presente, mas que moldaram grande parte da superfície desteplaneta. Enormes derramamentos de lava muito fluida recobrem as planicies de Vênus eliminando todos os

vestígios de crateras. Existem também vulcões individuais, os doismaiores sendo o vulcão Sif Mons (imagem ao lado) e o vulcão

Gula Mons. O primeiro tem uma base com um diâmetro de cerca de500 km, uma altura de 3 km e uma caldera (boca do vulcão) da

ordem de 40 km. O segundo tem uma altura de 4 km e uma calderade cerca de 100 km de diâmetro. O vulcanismo também é

responsável pela formação de estruturas circulares, mais parecidascom panquecas, com diâmetro em torno de 25 km e altura de 2 km.

Essas estruturas se formam pela subida de lava viscosa ehomogênea. Outro tipo de estrutura, as coronae, também sãogeradas pela subida de material quente, o qual não chega a serexpelido mas apenas provoca a fratura, em forma circular, da

superfície do planeta. A maior estrutura deste tipo é Aine com umdiâmetro estimado em cerca de 300 km.

A Terra também tem uma superfície rica em diversos tipos devulcões e derramamento de lava. A imagem abaixo mostra a erupção do vulcão Puo, no Havaí.



O maior exemplo disto é o fundo dos oceanos o qual é constantemente refeito pela subida de lava fluida emfraturas que existem entre as chamadas placas tectônicas, assunto que trataremos na próxima secção.

Entre os diversos tipos de vulcões podemos citar os do tipo escudo, como os que existem no Havaí, que têm formas

muito arredondadas devido ao derramamento de lava muito fluida. Os estrato-vulcões, por outro lado, têm formasmuito pontudas devido ao acúmulo continuo, em camadas, do material ejetado em erupções violentas e com lavabastante consistente. Por fim existem os vulcões do tipo cônico, normalmente menores, e que também expelemuma lava mais fluida.

O Monte Olympus, com uma altura de 25 km e uma largura de 700 km, é o maior vulcão de todo o Sistema Solar eestá situado num planalto do planeta Marte.



Vários outros vulcões menores, todos exintos e do tipo escudo, se encontram na região denominada de TharsisElysium em Marte. No hemisfério norte do planeta também existem enormes planícies vulcânicas.

Quando se fala em atividade vulcânica não podese deixar de citar o satélite Io de Júpiter. Comoexplicado na secção anterior, este pequeno corpocom apenas 3600 km de diâmetro é o objetomais ativo de todo o Sistema Solar. Ovulcanismo neste satélite foi descoberto pelassondas espaciais Voyager 1 e 2 através de fotosespetaculares que mostravam imensas ejeções dematéria que se estendiam a alturas de até 100 kmacima da superfície. O material ejetado não élava basáltica ou vapor de dióxido de carbono

como no caso dos vulcões na Terra, mas simenxofre e dióxido de enxôfre. À medida que omaterial esfria o enxôfre e o dióxido de enxôfrerecondensam como partículas sólidas e recaemna superfície, como flocos de neve, atingindo

distâncias de até mil quilômetros do ponto de ejeção.

A Lua, por outro lado, apresenta derramamentos de lava escura, os chamados maria, conhecidos como as estruturasmais visíveis na superfície do nosso satélite. Antigamente acreditava-se que a Lua tinha continentes e oceanos,sendo as regiões mais escuras os mares aos quais foram dados nomes como Mare Tranquilitatis (abaixo), MareNubium, etc.



Estas planícies escuras de forma arredondada cobrem cerca de 17% da superfície da Lua e foram formadas porerupções de lava muito fluida há bilhões de anos. São compostas de basalto muito similar ao da crosta oceânica da

Terra.

Por fim, a existência de atividade vulcânica na superfície de alguns asteróides começou a ser descoberta no final da

década de 80 quando foi detectada a presença de material basáltico na superfície do asteróide 4 Vesta. Até hoje,embora se conheçam cerca de 50 pequenos asteróides com esta característica, a comprovação é obtida de formaindireta através da análise de espectros de reflexão. Lembramos que a interação da radiação eletromagnética com

minerais distintos produz bandas de absorção específicas para cada material. A presença de basalto na superfície deum corpo é então facilmente identificada pela posição e profundidade de algumas destas bandas.

Movimentos tectônicos

Algumas superfícies planetárias também são modificadas por movimentos tectônicos, ou seja, movimentos queocorrem na crosta do planeta. A crosta da Terra, por exemplo, é dividida em uma dezena de grandes placas que se

encaixam como as peças de um quebra-cabeça. Devido à ocorrência de convecção no manto as placas se movemlentamente uma em relação à outra.

O que é convecção?

A convecção nada mais é do que a forma pela qual o calor escapa do interior da Terra, ou seja, através da subida dematerial quente e da descida de material mais frio. Em alguns pontos as placas se afastam enquanto em outros são

forçadas uma contra a outra. Estes movimentos das placas são responsáveis tanto pela lenta "deriva" doscontinentes quanto pela formação de montanhas e outras importantes estruturas geológicas na Terra.

Imagens da superfície de Vênus obtidas por radares mostram que neste planeta a geologia da crosta foi tambémdominada por tensões tectônicas. Assim como na Terra, estas se devem à movimentos de convecção no manto quegeraram fraturas e canyons. Acredita-se que as altas montanhas venusianas denominadas Maxwell, em homenagem

ao formulador da teoria do electromagnetismo, tenham sido formadas pela colisão de duas placas tectônicas.No caso de Marte as estruturas tectônicas mais prominentes são, sem dúvida, a grande fratura chamada de VallesMarineris e o planalto Tharsis. O Valles Marineris é uma imensa fratura com cerca de 5000 km de extensão, 7 km

de profundidade e 100 km de largura.

Entretanto, ao contrário do Grand Canyon que existe no estado de Arizona, nos Estados Unidos, esta fratura não foi

http://dae3/WEB/curso_sistema_solar_2009/site/modulos/modulo_1/5-superficies-planetarias/transporte.html

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moldada pela força da água corrente mas sim formada a partir de tensões na crosta que por um lado abriram agrande falha e por outro levantaram a crosta formando o grande planalto Tharsis, mostrado na imagem abaixo,

onde podemos ver três vulcões extintos do tipo escudo.

Recentemente a sonda espacial Galileo também comprovou a existência de estruturas tectônicas em Europa, umdos grandes satélite de Júpiter. Neste caso essas estruturas são devidas à presença de um oceano líquido abaixo da

crosta gelada do satélite. Devido às tensões causadas pela forte atração gravitacional do planeta e pela perturbaçãodos demais satélites, a crosta de Europa abre pequenas falhas. Neste instante a água das camadas inferiores, por sermais quente, sobe até a superfície. Ao chegar na superfície, entretanto, ela começa imediatamente a congelar e a

falha se fecha novamente. Estes movimentos fazem com que a superfície do satélite Europa seja totalmenterecoberta por este tipo de estruturas como mostram as imagens abaixo.



Água e a formação de canais

A água líquida não é responsável apenas pelas estruturas visíveis na superfície do satélite Europa, mas tambémpelos canais de Marte que tanto suscitaram a imaginação do público que viu nestes uma prova dapresença de vida inteligente no planeta vermelho. A história dos "canais marcianos" começou porvolta de 1877 quando o astronômo italiano Giovanni Schiaparelli (imagem ao lado) anunciou quetinha observado longas e fracas linhas retas na superfície de Marte. Ele chamou estas estruturas decanali, que significa "canais" em italiano. Este termo foi erroneamente traduzido para o inglês comocanals que, nesta lingua, indica algo que tem origem artificial. Como os astrônomos já tinhamobservado as brilhantes calotas polares de Marte, formadas por gelo, pareceu lógico supor que os

canais tinham sido construidos para levar água das regiões polares para as áridas regiões equatoriais.

Percival Lowell, um rico astrônomo norte-americano, decidiu construir um observatório (o até hojefamoso Lowell Observatory) apenas com o intuito de continuar o trabalho deSchiaparelli e resolver o mistério dos canais de Marte. Tanto ele quanto seusassistentes conseguiram enxergar uma complexa rede de canais, oásis ereservatórios de água na superfície do planeta vermelho (imagem a esquerda).Ninguém mais conseguiu observar essas estruturas artificiais em Marte. Com aconstrução de telescópios maiores e o surgimento das missões espaciais ficou claro que Lowelltinha sofrido uma "ilusão de óptica" resultante da tendência da mente humana organizar

estruturas que são vislumbradas no limite da resolução do nosso olho. Em outras palavras:Lowell viu o que a sua mente fértil queria ver.

As observações de Lowellcapturaram a imaginação dopúblico e inspiraraminúmeros romances e filmes,o mais conhecido sendo "Aguerra dos mundos" de H.G.Well (1897) (a direita). Nesseromance os sedentoshabitantes de um áridoplaneta Marte invadem a Terra em busca de água.Os recentes resultados obtidos por várias sondas

espaciais mostraram, de uma forma bastanteconvincente, que o romance de Wells baseava-seem premissas erradas: em Marte existe muita água!Usando sofisticados instrumentos a bordo dessasonda espacial os cientistas notaram indícios deenormes quantidades de água existentes logo abaixoda árida superfície do planeta vermelho. As sondasespaciais identificaram duas regiões próximas aospolos de Marte enriquecidas com hidrogênio nosubsolo o qual é modelado como sendo devido àpresença de água.

Entretanto, não podemos esquecer de que os canais



visíveis em Marte (imagem ao lado) são a comprovação de que em alguma época remota a água fluia naturalmentena superfície desse planeta. Existem basicamente dois tipos de canais em Marte que acreditamos terem sidoformados por processos distintos. Os canais mais estreitos e sinuosos, com uma largura de algumas dezenas demetros e dezenas de quilômetros de comprimento, teriam sido formados à medida que a água da chuva escorreu nasua superfície. Outro tipo de canais, com dezenas de quilômetros de largura e centenas de quilômetros de

comprimento seriam o resultado de grandes degelos ocorridos em épocas muito remotas.

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