O que os cientistas encontraram dentro de Titã não era o que se esperava

Interpretações anteriores dos dados da missão Cassini da NASA a Saturno levaram os cientistas a propor um oceano profundo de água líquida escondido sob o gelo de Titã. Quando os pesquisadores testaram essa ideia usando modelos de computador, porém, os resultados não se alinharam com as características físicas observadas nos dados. Uma reanálise mais detalhada produziu novas conclusões – mais confusas. Estes resultados podem levar os cientistas a rever suposições sobre outros mundos gelados e a refinar a forma como procuram vida em Titã.

“Em vez de um oceano aberto como o que temos aqui na Terra, estamos provavelmente a olhar para algo mais como o gelo marinho do Ártico ou os aquíferos, o que tem implicações para o tipo de vida que podemos encontrar, mas também para a disponibilidade de nutrientes, energia e assim por diante”, disse Baptiste Journaux, professor assistente de ciências da Terra e do espaço na Universidade de Washington.

O estudo, publicado em 17 de dezembro em Naturezafoi liderado pela NASA, com contribuições de Journaux e Ula Jones, um estudante de graduação em ciências da Terra e do espaço da UW em seu laboratório.

O Legado da Cassini e a Superfície Incomum de Titã

A missão Cassini começou em 1997 e continuou por quase duas décadas, reunindo extensa informação sobre Saturno e as suas 274 luas. Titã – envolta por uma atmosfera nebulosa – destaca-se como o único lugar além da Terra onde se sabe que existe líquido na superfície. Com temperaturas próximas de -297 graus Fahrenheit, esse líquido é metano, não água. O metano forma lagos em Titã e até cai do céu como chuva.

À medida que Titã viaja em torno de Saturno numa órbita alongada, os cientistas notaram que a lua se estica e se comprime dependendo da sua posição em relação ao planeta. Em 2008, os investigadores argumentaram que esta flexão pronunciada só poderia ocorrer se existisse um grande oceano abaixo da crosta de Titã.

“O grau de deformação depende da estrutura interior de Titã. Um oceano profundo permitiria que a crosta se flexionasse mais sob a força gravitacional de Saturno, mas se Titã estivesse totalmente congelado, não se deformaria tanto,” disse Journaux. “A deformação que detectámos durante a análise inicial dos dados da missão Cassini poderia ter sido compatível com um oceano global, mas agora sabemos que esta não é a história completa.”

Um lapso de tempo sutil revela um interior lamacento

A nova pesquisa acrescenta um fator importante que estudos anteriores não consideraram totalmente: o tempo. As mudanças na forma de Titã ficam cerca de 15 horas atrás da atração mais forte da gravidade de Saturno. Mover um material espesso e pegajoso requer mais energia do que deslocar um líquido que flui livremente, da mesma forma que mexer o mel exige mais esforço do que mexer a água. Ao medir este atraso, os cientistas puderam estimar quanta energia Titã absorve à medida que se deforma, oferecendo informações sobre quão espesso ou viscoso deve ser o seu interior.

A quantidade de energia perdida, ou dissipada, dentro de Titã revelou-se muito maior do que o esperado se existisse um oceano líquido global.

“Ninguém esperava uma dissipação de energia muito forte dentro de Titã. Essa foi a prova definitiva de que o interior de Titã é diferente do que foi inferido de análises anteriores,” disse Flavio Petricca, pós-doutorando no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e principal autor do estudo.

Com base nestas descobertas, os investigadores propõem um interior composto em grande parte por lama, com significativamente menos água líquida do que se supunha anteriormente. Este material lamacento é espesso o suficiente para explicar a resposta retardada à gravidade de Saturno, embora ainda contenha água suficiente para permitir que Titã mude de forma.

Sinais de rádio e física extrema apoiam o modelo

Petricca chegou a estas conclusões analisando as frequências das ondas de rádio transmitidas pela sonda Cassini durante passagens próximas de Titã. Journaux ajudou a interpretar os resultados usando a termodinâmica. O seu trabalho centra-se na forma como a água e os minerais se comportam sob intensa pressão, conhecimento que é fundamental para compreender se outros ambientes planetários podem sustentar vida.

“A camada aquosa de Titã é tão espessa, a pressão é tão imensa, que a física da água muda. A água e o gelo comportam-se de uma forma diferente da água do mar aqui na Terra,” disse Journaux.

No seu laboratório planetário de física crio-mineral na UW, os investigadores passaram anos a desenvolver métodos para recriar as condições extremas encontradas noutros mundos. Usando este trabalho, Journaux forneceu a Petricca e aos seus colegas dados que descrevem como se espera que a água e o gelo se comportem nas profundezas de Titã.

“Poderíamos ajudá-los a determinar qual sinal gravitacional eles deveriam esperar ver com base nos experimentos feitos aqui na UW”, disse Journaux. “Foi muito gratificante.”

O que a lama pode significar para a vida em Titã

“A descoberta de uma camada lamacenta em Titã também tem implicações emocionantes para a busca por vida além do nosso sistema solar”, disse Jones. “Isso expande a gama de ambientes que podemos considerar habitáveis.”

Embora a ideia de um vasto oceano já tenha alimentado o otimismo sobre a vida em Titã, os pesquisadores sugerem que a imagem atualizada pode na verdade melhorar as chances. A sua análise indica que as bolsas de água doce de Titã podem atingir temperaturas tão elevadas como 68 graus Fahrenheit. Nestes volumes menores de água, os nutrientes estariam mais concentrados do que num grande oceano, tornando potencialmente mais fácil a sobrevivência de formas de vida simples.

Embora os cientistas não esperem encontrar peixes nadando nos canais lamacentos de Titã, qualquer vida descoberta lá pode assemelhar-se a organismos encontrados nas regiões polares da Terra.

Journaux também faz parte da próxima missão Dragonfly da NASA a Titã, com lançamento previsto para 2028. As descobertas deste estudo ajudarão a informar essa missão, e Journaux espera que dados futuros forneçam evidências de vida e uma resposta definitiva sobre a presença de um oceano sob o gelo de Titã.

Os coautores incluem Steven D. Vance, Marzia Parisi, Dustin Buccino, Gael Cascioli, Julie Castillo-Rogez, Mark Panning e Jonathan I. Lunine da NASA; Brynna G. Downey, do Southwest Research Institute; Francis Nimmo e Gabriel Tobie da Universidade de Nantes; Andrea Magnanini da Universidade de Bolonha; Amirhossein Bagheri do Instituto de Tecnologia da Califórnia e Antonio Genova da Universidade Sapienza de Roma.

Esta pesquisa foi financiada pela NASA, pela Fundação Nacional Suíça para a Ciência e pela Agência Espacial Italiana.