Uma nova análise de dados de espaçonaves coletados há mais de dez anos sugere que a maior lua de Saturno, Titã, provavelmente não contém um grande oceano sob sua superfície congelada, como os cientistas acreditavam anteriormente. Em vez disso, a descida pela camada de gelo de Titã provavelmente revelaria camadas adicionais de gelo que gradualmente se transformam em caminhos lamacentos e bolsões isolados de água líquida mais próximos do interior rochoso da lua.
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. No entanto, quando pesquisadores testaram essa ideia usando modelos de computador, os resultados não se alinhavam com as características físicas observadas nos dados. Uma reanálise mais cuidadosa produziu novas conclusões — menos líquidas. Esses resultados podem levar os cientistas a reavaliar suposições sobre outros mundos gelados e refinar a maneira como buscam vida em Titã.
“Em vez de um oceano aberto como o que temos aqui na Terra, estamos provavelmente olhando para algo mais parecido com o gelo marinho ártico ou aqüíferos, 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 da Universidade de Washington.
O estudo, publicado em 17 de dezembro na Nature, foi liderado pela NASA, com contribuições de Journaux e Ula Jones, um estudante de pós-graduação em ciências da Terra e do espaço em seu laboratório.
Legado da Cassini e a Superfície Incomum de Titã
A missão Cassini começou em 1997 e continuou por quase duas décadas, reunindo informações extensas sobre Saturno e suas 274 luas. Titã — envolta por uma atmosfera nebulosa — se destaca como o único lugar além da Terra onde é conhecido a existência de líquido na superfície. Com temperaturas próximas a -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 orbita Saturno em uma órbita elongateda, os cientistas notaram que a lua se estica e comprime dependendo de sua posição em relação ao planeta. Em 2008, pesquisadores argumentaram que essa flexão pronunciada só poderia ocorrer se houvesse um grande oceano sob a crosta de Titã.
“O grau de deformação depende da estrutura interna de Titã. Um oceano profundo permitiria que a crosta se flexionasse mais sob a gravidade de Saturno, mas se Titã estivesse completamente congelado, não se deformaria tanto”, disse Journaux. “A deformação que detectamos durante a análise inicial dos dados da missão Cassini poderia ser compatível com um oceano global, mas agora sabemos que essa não é a história completa.”
Um Atraso Sutil Revela um Interior Lamacento
A nova pesquisa adiciona um fator importante que estudos anteriores não consideraram completamente: o tempo. As mudanças de forma de Titã atrasam cerca de 15 horas atrás da puxada mais forte da gravidade de Saturno. Mover um material espesso e pegajoso requer mais energia do que deslocar um líquido livre, semelhante a como mexer mel exige mais esforço do que mexer água. Medindo esse atraso, os cientistas poderiam estimar quanta energia Titã absorve enquanto se deforma, oferecendo insights sobre quão espesso ou viscoso deve ser seu interior.
A quantidade de energia dissipada dentro de Titã acabou sendo muito maior do que o esperado se um oceano líquido global estivesse presente.
“Ninguém esperava uma dissipação de energia muito forte dentro de Titã. Esse foi o indício decisivo que indicou que o interior de Titã é diferente do que foi inferido a partir de análises anteriores”, disse Flavio Petricca, um pós-doutorando no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e autor principal do estudo.
Com base nessas descobertas, os pesquisadores propõem um interior composto em grande parte de lama, com significativamente menos água líquida do que se pensava anteriormente. Esse material lamacento é denso o suficiente para explicar a resposta retardada à gravidade de Saturno, enquanto ainda contém água suficiente para permitir que Titã mude de forma.
Sinais de Rádio e Física Extrema Apoiam o Modelo
Petricca chegou a essas conclusões analisando as frequências das ondas de rádio transmitidas pela espaçonave Cassini durante aproximações close de Titã. Journaux ajudou a interpretar os resultados usando termodinâmica. Seu trabalho se concentra em como a água e os minerais se comportam sob intensa pressão, conhecimento que é crítico para entender se outros ambientes planetários podem suportar vida.
“A camada aquosa em Titã é tão grossa, a pressão é tão imensa, que a física da água muda. A água e o gelo se comportam de maneira diferente da água do mar aqui na Terra”, disse Journaux.
Em seu laboratório de física criogênica planetária na UW, os pesquisadores passaram anos desenvolvendo métodos para recriar as condições extremas encontradas em outros mundos. Usando esse trabalho, Journaux forneceu a Petricca e seus colegas dados descrevendo como a água e o gelo devem se comportar nas profundezas de Titã.
“Pudemos ajudá-los a determinar qual sinal gravitacional eles deveriam esperar ver com base nos experimentos realizados 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 empolgantes para a busca por vida fora do nosso sistema solar”, disse Jones. “Expande a gama de ambientes que poderíamos considerar habitáveis.”
Embora a ideia de um vasto oceano tenha alimentado a otimista expectativa de vida em Titã, os pesquisadores sugerem que a nova imagem pode, na verdade, melhorar as chances. Análises indicam que os bolsões de água doce de Titã poderiam alcançar temperaturas de até 68 graus Fahrenheit. Nessas menores volumes de água, os nutrientes estariam mais concentrados do que em um grande oceano, o que poderia facilitar a sobrevivência de formas de vida simples.
Embora os cientistas não esperem encontrar peixes nadando pelos canais lamacentos de Titã, qualquer vida descoberta lá poderia se assemelhar a organismos encontrados nas regiões polares da Terra.
Journaux também faz parte da próxima missão Dragonfly da NASA para Titã, prevista para ser lançada em 2028. As descobertas deste estudo ajudarão a informar essa missão, e Journaux espera que dados futuros forneçam tanto evidências de vida quanto uma resposta definitiva sobre a presença de um oceano sob o gelo de Titã.
Os co-autores 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 de Sapienza de Roma.
Esta pesquisa foi financiada pela NASA, pela Fundação Nacional Suíça de Ciência e pela Agência Espacial Italiana.