Começa Com Um Estrondo

Pergunte a Ethan: Por que Júpiter é atingido por tantos objetos no espaço?

Crédito da imagem: Константин Кудинов, sob uma licença c.c.a.-s.a.-3.0, do meteoro de Chelyabinsk na Rússia.

E o que vemos lá pode significar um desastre para a Terra?

Um asteroide ou um supervulcão certamente poderia nos destruir, mas também enfrentamos riscos que os dinossauros nunca viram: um vírus projetado, uma guerra nuclear, a criação inadvertida de um micro buraco negro ou alguma tecnologia ainda desconhecida pode significar o nosso fim. – Elon Musk

Um dos eventos mais fascinantes e aterrorizantes que ocorrem na Terra é quando um fragmento de asteroide ou cometa nos atinge. Greves como a de Chelyabinsk, na Rússia, há apenas alguns anos, são bastante comuns; veremos muitos objetos desse tamanho atingirem a Terra ao longo de nossas vidas. Ataques mais raros e mortais como o evento de Tunguska, o ataque que criou a Cratera do Meteoro ou mesmo o catastrófico de 65 milhões de anos atrás que causou nossa última grande extinção em massa ainda ocorrem, e seus impactos na Terra ainda são mensuráveis hoje. Mas não é nada comparado ao que Júpiter passa. Por que é que? Dominic Turpin quer saber, enquanto pergunta:

Júpiter é atingido por tantos objetos celestes por causa de sua gravidade ou porque é grande demais para perder?

Crédito da imagem: Sebastian Voltmer (processamento) e Gerrit Kernbauer (dados/imagem).

Todos nós recebemos um lembrete não muito sutil disso apenas algumas semanas atrás, quando – em 17 de março de 2016 – os astrônomos amadores Gerrit Kernbauer (acima) e John Mckeon (abaixo) estavam observando e coletando dados de imagem de nosso planeta. O maior mundo do Sistema Solar quando um flash surpreendente apareceu no membro do gigante gasoso.

A única coisa que se sabe que pode produzir flashes como esse são eventos de impacto, e observamos um grande número nos últimos anos em Júpiter, graças principalmente aos esforços de astrônomos amadores que gostam de observá-lo mesmo quando não há telescópios profissionais observando . Os amadores são responsáveis por detectar um grande número de impactos nos últimos anos, incluindo:

Crédito da imagem: H. A. Weaver, T. E. Smith (Space Telescope Science Institute) e NASA, do cometa Shoemaker-Levy 9 se fragmentando em sua aproximação em direção à colisão com Júpiter.

Em junho de 1994, o cometa Shoemaker-Levy 9 se separou e colidiu com Júpiter, um evento que havia sido previsto com mais de um ano de antecedência graças à nossa compreensão da gravidade. Essa colisão escureceu a superfície de Júpiter por meses, e o cometa original, antes da fragmentação, provavelmente tinha cerca de 5 km de diâmetro.

Crédito da imagem: NASA, ESA, H. Hammel (Space Science Institute, Boulder, Colorado) e Jupiter Impact Team, após o impacto de 2009 em Júpiter.

Em julho de 2009, uma mancha negra do tamanho da Terra foi descoberta em Júpiter pelo astrônomo amador Anthony Wesley: provavelmente o resultado de um ataque de asteróide de 0,2 a 0,5 km. Observações de acompanhamento feitas pelo Telescópio Espacial Hubble (no óptico, acima) e Keck (no infravermelho, abaixo) mostram que milhares de vezes a energia do evento Tunguska foi liberada na colisão.

Crédito da imagem: P. Kalas, M. Fitzgerald, F. Marchis e J. Graham, fornecidos por F. Marchis e lançados em domínio público.

Em junho de 2010, outra greve foi observada – esta em tempo real – também por Anthony Wesley e por Christopher Go nas Filipinas. O flash durou apenas dois segundos, correspondendo a uma massa de cerca de 500 a 2.000 toneladas e um tamanho de cerca de 8 a 13 metros. Júpiter provavelmente é atingido por vários objetos desse tamanho todos os anos, de acordo com o Observatório Gemini.

Crédito de imagem: Masayuki Tachikawa / Junichi Watanabe / NAOJ, via http://chiron.mtk.nao.ac.jp/watanabe/optical-flash-on-jupiter .

Alguns meses depois, em agosto de 2010, houve outro impacto em Júpiter (mostrado acima), fazendo um flash um pouco menor e de menor magnitude. Foi descoberto por outro amador: Masayuki Tachikawa no Japão.

Em setembro de 2012, Dan Petersen observou outro flash em Júpiter, e desta vez George Hall fez um vídeo dele (acima), permitindo aos cientistas determinar que era aproximadamente o mesmo tamanho e magnitude do ataque de agosto de 2010: menor que 10 metros através.
E, finalmente, há o evento de março de 2016 que acabamos de ver. Este ainda não foi totalmente analisado, mas também parece ser pequeno: 10 a 20 metros de diâmetro é o mais provável, em vez dos eventos de 2009 ou 1994.

Então, por que isso está acontecendo com Júpiter? Por que impactos tão grandes, brilhantes e frequentes, quando mesmo os maiores que vimos na Terra desde o início da humanidade empalidecem em comparação?

Crédito da imagem: NASA; Brian0918 na Wikipedia em inglês, da comparação de tamanho da Terra e Júpiter.

A primeira coisa que você vai pensar é o tamanho, sem dúvida. Quando falamos sobre a frequência de colisões em qualquer sistema, a estimativa mais simples que você pode fazer é multiplicar três coisas:

a velocidade dos objetos (cometas, asteróides, meteoros, etc.) em questão,
a densidade numérica dos objetos que podem interagir potencialmente,
e a seção transversal do que eles podem atingir.

As velocidades são quase exatamente as mesmas para cometas e asteróides que passam por Júpiter como os que passam pela Terra, e a densidade numérica é aproximadamente a mesma também, embora haja uma pequena vantagem para Júpiter lá, devido à sua proximidade com o asteróide cinto. Mas as seções transversais são muito diferentes: Júpiter tem aproximadamente 11,2 vezes o diâmetro da Terra, o que significa que tem cerca de 125 vezes a seção transversal.

Crédito da imagem: USGS/D. Roddy, da Cratera Barringer (Meteoro), no Arizona.

No entanto, a frequência de grandes impactos não está nem perto de ser explicada por isso. O impacto de 2009 em Júpiter veio de um objeto maior do que o que fez a Cratera do Meteoro no Arizona, e estima-se que esses ataques ocorram na Terra apenas uma vez a cada 30.000-100.000 anos. No entanto, o fato de termos visto uma colisão dessa magnitude em Júpiter há menos de uma década – e que vimos o evento Shoemaker-Levy apenas 15 anos antes disso – nos leva a considerar outro fato desconfortável: se a Terra fosse atingida por esses grandes objetos tão frequentemente (pelo seu tamanho) quanto Júpiter parece ser, não só veríamos ataques do tamanho de uma cratera de meteoro dez a cem vezes mais, mas teríamos eventos de nível de extinção milhares vezes mais vezes!

Crédito da imagem: Hubble Space Telescope Comet Team e NASA, dos locais de impacto Shoemaker-Levy 9.

O asteroide que matou os dinossauros foi um ataque de 5 a 10 km de largura na Terra, ocorrendo há 65 milhões de anos. Por outro lado, Shoemaker-Levy 9 atingiu Júpiter em 1994, e foi essa magnitude no tamanho. Nós literalmente vimos um evento que ocorre uma vez em 500.000 anos em 1994? Altamente improvável.

Em vez disso, considere o outro aspecto de Júpiter: sua gravidade. Os planetas não existem apenas no espaço e esperam que as coisas entrem neles; eles deformam o tecido do próprio espaço-tempo de uma forma que é diretamente proporcional à sua massa. Quanto mais massivo for um planeta, maior será a atração gravitacional que exerce sobre todas as massas circundantes e passageiras.

Crédito da imagem: arte conceitual da NASA, criada para a missão Gravity Probe B.

O campo gravitacional da Terra... bem, é meio fraco. Se um objeto passa perto de nós movendo-se lentamente – digamos, menos de 10 km/s em relação a nós – podemos fazer um excelente trabalho ao atraí-lo para perto de nós. Mas os asteróides normalmente se movem a 17 km/s ou mais em relação a nós, enquanto os cometas se movem a mais de 50 km/s. Em outras palavras, nosso campo gravitacional não faz muito para nos ajudar.

Mas Júpiter é 317 vezes tão massivo, e mesmo com seu enorme raio, Júpiter faz um excelente trabalho ao atrair objetos que se movem com velocidades inferiores a cerca de 50 km/s em relação a ele. Em outras palavras, quase tudo que chega ao seu bairro.

Crédito da imagem: NASA, ESA e E. Karkoschka (U. Arizona), de Júpiter eclipsando sua lua, Ganimedes.

Sim, Júpiter é maior que a Terra, e esse tamanho aumentado é responsável por um pouco mais de 100 nas frequências de colisão. Mas, realisticamente, as colisões em Júpiter são muito mais frequentes porque a atração gravitacional de Júpiter é suficiente para atrair um grande número de cometas e asteroides que chegam muito perto dele, de uma maneira que a Terra não pode. É uma combinação de gravidade e o fato de que objetos mais distantes do Sol – mesmo cometas em movimento rápido – têm velocidades mais lentas e se tornam mais fáceis de capturar.

O tamanho importa, mas não tanto quanto a gravidade. Em particular, não tanto quanto a gravidade relativo a as velocidades que os objetos próximos a este gigante gasoso se movem. O único objeto no Sistema Solar melhor em capturar asteroides e cometas é o Sol, mas Júpiter faz um ótimo trabalho em #2! O modelo principal era que protegia o Sistema Solar interno de ataques de asteróides, mas isso não é o caso, aparentemente. É apenas um bom saco de pancadas. Para o resto? Estamos por nossa conta.

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