Cientistas Medem Mudanças na Profundidade de Lagos em Titã

Na Terra, o nível dos lagos aumenta e diminui de acordo com a estação do ano e com as mudanças climáticas de grande escala, como precipitação, evaporação chuva adicionando e removendo líquido do reservatório. Agora, pela primeira vez, os cientistas encontraram fortes evidências que o mesmo processo de mudanças nos níveis dos lagos também acontece no maior satélite de Saturno, Titã – o único lugar no sistema solar além da Terra que aparentemente possui um ciclo hidrológico com líquido na superfície.

Usando dados coletados pela sonda da NASA Cassini por mais de quatro anos, os pesquisadores – liderados por Alexander G. Hayes do Instituto de Tecnologia da Califórnia (CALTECH) e Oded Aharonson, professor associado de ciência planetária no CALTECH – obtiveram duas linhas separadas de evidências mostrando a queda de 1 metro por ano no nível dos lagos no hemisfério sul de Titã. A diminuição  é o resultado da evaporação sazonal do metano em estado líquido dos lagos, que devido às frias temperaturas de Titã (menos 300 graus Fahrenheit nos pólos) os lagos são compostos na sua maior parte por metano líquido, etano e propano.

“Isso é realmente excitante pois nesse distante objeto, nós somos capazes de ver essa diminuição em escala métrica na profundidade do lago”, disse Hayes. “Nós não imaginávamos que a Cassini seria capaz de ver essas coisas”.

Um dos lagos – Ontario Lacus (nome em homenagem ao Lago Ontario da Terra devido a semelhança em tamanho) – é o maior lago do hemisfério sul e foi o primeiro lago a ser observado no satélite. Em artigo submetido ao jornal especializado ICARUS, Hayes, Aharonson e seus colegas relataram que a linha de costa do Lago Ontario recuou 10 quilômetros de Junho de 2005 até Julho de 2009, um período de tempo que representa a metade entre o verão e o outono no hemisfério sul de Titã. (Um ano em Titã eqüivale a 29.5 anos na Terra).

O Lago Ontario e outros lagos do hemisfério do sul foram analisados usando o instrumento chamado Synthetic Aperture Radar (SAR) que registra imagens a bordo da Cassini. Em dados de radar feições suaves – como lagos – aparecem como áreas negras, enquanto que feições mais grosseiras – como cinturão de montanhas – aparecem brilhante. A intensidade do sinal recebido pelo radar de volta fornece informações sobre a composição a suavidade além de feições na superfície. Em adição aos dados do SAR, a altimetria de radar – que mede o tempo gasto por um pulso para refletir na superfície do planeta e retornar à sonda – foi coletado através de uma linha transversal que cruza o Lago Ontario em Dezembro de 2008.

“A combinação de medidas do SAR e de altimetria através de uma seção transversal no lago fornecem informações sobre as propriedade de absorção do líquido e comprova com isso que os líquidos são relativamente hidrocarbonetos puros feitos de metano e etano “, disse Aharonson.

“O líquido não é altamente atenuado”, explica Hayes, “o que significa que que ele é claro para a energia do radar – isto é, transparente como líquido e gás natural”. Devido a isso o radar pode ver através do líquido nos lagos de Titã até uma profundidade de alguns metros. “Então o sinal do radar atinge o solo e retorna a nave”, diz ele. “Ou se o lago é mais profundo do que alguns metros, o sinal do radar é completamente absorvido, produzindo uma assinatura negra”.

Uma vez que as propriedade ópticas são bem conhecidas, os pesquisadores puderam usar os dados do radar para ver o que se esconde abaixo do líquido – no mínimo, até uma profundidade onde o sinal é completamente atenuado. “A distância máxima do que você pode ver é determinada pela inclinação local do assoalho do lago, ou seja, pela batimetria”, diz Hayes. “Isso nos dá a habilidade de ter as mudanças em dados de sinais do radar e então converter tudo para profundidade”, e então calcular a inclinação do talude do lago em toda a sua volta.

“Nós estamos aptos a determinar a batimetria do lago até uma profundidade de 8 metros”, diz ele. O lago é mais raso e mais suavemente inclinado ao longo da sua borda sul, em áreas onde acontece a acumulação de sedimentos. Ao longo da costa leste a inclinação do lago é um pouco mais acentuada. “Isso é o que chamamos de cabeça de praia”, diz Hayes. A inclinação é muito acentuada na borda norte do lago, onde ele entra em contato com uma cadeia de montanhas.

“As mudanças na inclinação estão consistentes com a geologia ao redor do lago”, disse Hayes. As medidas de batimetria e suas correlações geológicas são discutidas em um artigo separado, feito por Hayes, Aharonson e seus colegas que já foi aceito para publicação na revista Journal of Geophysical Research (JGR).

Os pesquisadores compararam as imagens do lago obtida em intervalos de quatro anos e descobriram que o Lago Ontario está encolhendo. “A extensão que o lago tem recuado está relacionada com a inclinação – isto é, onde o lago é raso, o líquido terá recuado mais”, diz Hayes. “Isso nos permite deduzir a altura vertical pela qual a profundidade do lago tem afundado que gira em torno de 1 metro por ano”.

Os pesquisadores também analisaram a evaporação do metano dos lagos comparando as assinaturas de radar desses lagos com as medidas feitas em Dezembro de 2007 e com dados de Maio de 2009. Nesse período, a “escuridão aparente” dos lagos – indicando a presença de um líquido que atenua o sinal do radar – diminuiu ou desapareceu inteiramente o que significa que o nível do líquido tem reduzido. Os pesquisadores foram capazes de calcular a descida do lago em profundidade e chegaram ao mesmo valor de 1 metro por ano de perda de líquido, lembra Aharonson.

Os lagos localizados no hemisfério norte de Titã  – que está agora entrando na primavera – também foram cobertos múltiplas vezes pelos instrumentos, mas nenhuma mudança foi detectada de forma conclusiva.

Isso não significa que eles não sofram alterações. “Nós esperamos que isso irá acontecer, mas nós não sabemos como isso será manifestado nos dados já que os lagos do hemisfério norte são bem mais profundos. Nós iremos continuar observando esse efeito com imagens futuras de radar, para distinguir as variações sazonais das variações climáticas de longo período”. Diz Aharonson.

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Fonte:

http://media.caltech.edu/press_releases/13354

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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