O sumiço dos anéis de Saturno / Saturn's rings disappearing

Since Saturn's axis is tilted as it orbits the sun, Saturn has seasons, like those of planet Earth - but each of Saturn's seasons last for over seven years.

The Hubble Space Telescope took the above sequence of images about a year apart.

Starting on the left in 1996 and ending on the right in 2000. NASA/Hubble.

Em 1918, o extraordinário mágico Harry Houdini causou sensação quando fez um elefante de cinco toneladas desaparecer perante uma estupefata platéia de mais de 5.200 pessoas, no famoso Teatro Hippodrome, em Nova York.

Mas um paquiderme que desaparece não é nada comparado à magnífica ilusão a ser executada pelo sexto planeta de nosso sistema solar, contando a partir do Sol, em 11 de agosto. Naquele dia, senhoras e senhores, moças e rapazes, crianças de todas as idades, o planeta Saturno, sem a ajuda seja de Vênus, Júpiter ou Urano, fará desaparecer seu sistema de anéis de 170.000 milhas de largura.

Como pode um mero planeta gigante gasoso, sem a ajuda de uma varinha mágica, fumaça e espelhos, conseguir esconder cerca de 35 trilhões de trilhões de toneladas de gelo, poeira e fragmentos de rocha?

O próprio Saturno, possivelmente obedecendo ao código de conduta dos mágicos, de nunca revelar como um truque é feito, nada dirá. Mas, para nossa sorte, caros amigos, Linda Spilker, cientista delegada para a missão Cassini Saturno no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, Califórnia, não faz parte da turma do mágico.

"Saturno tem executado a ilusão do "cruzamento do plano dos anéis" aproximadamente a cada 15 anos desde a formação dos anéis, talvez há uns 4,5 bilhões de anos, então, agora, ele é bom demais nisso", disse Spilker.

"Os instrumentos de mágico necessários para a realização deste truque são apenas a luz solar, um planeta que oscila e um sistema principal de anéis que pode ter quase 200 mil milhas de largura, mas apenas 30 pés (quase 10 metros) de espessura".

Todos os planetas de nosso sistema solar oscilam sobre seus eixos em alguma medida. Esta variação de atitude finalmente coloca o equador dos planetas diretamente alinhado com os fótons de luz que fluem do Sol. Isto se chama "Equinócio", e, na Terra, ocorre todo ano por volta de 21 de março (primavera, no hemisfério norte) e 22 de setembro (equinócio de outono, no hemisfério norte).

Em Saturno, o fenômeno ocorre duas vezes a cada 29 anos terrestres de órbita ao redor do Sol (aproximadamente a cada 15 anos). "Sempre que o equinócio ocorre em Saturno, a luz solar atingirá seus finos anéis, na borda do plano anelar voltada para fora", disse Spilker. "A luz refletida dessa extremamente estreita faixa é tão pouca que, para todos os efeitos e propósitos, os anéis simplesmente desaparecem."

Embora o segundo maior planeta de nosso sistema solar estivesse praticando o encanto do o seu plano anelar durante milênios, a platéia desse espetáculo só viria a se formar há uns 400 anos.

Em Dezembro de 1612, Galileu Galilei estudava Saturno e suas "duas grandes luas" (através de seu primitivo telescópio, ele confundiu o sistema de anéis com luas em ambos os lados do planeta) há mais de dois anos. Ele havia notado que aquelas "duas luas" iam se tornando cada vez mais finas. Depois que os anéis desapareceram por completo de sua vista, Galileu compartilhou seu espanto em uma carta, na qual escreveu: "Eu não sei o que dizer numa situação tão surpreendente, tão inesperada e tão inusitada."

"Galileu tinha todo o direito de sentir-se espantado com os anéis", disse Spilker. "Embora saibamos como Saturno pratica sua ilusão do cruzamento pelo plano dos anéis, ainda estamos fascinados e curiosos a respeito dos anéis de Saturno, e o equinócio é uma grande oportunidade para aprendermos mais"

"Longe de representar uma perda, o cruzamento pelo plano dos anéis proporciona uma oportunidade singular aos cientistas". "Atingindo os anéis em ângulos de 90 graus, a luz solar pode iluminar, ou projetar sombras, revelando detalhes da sua estrutura e singularidades antes não observadas. Mas aqui vai um aviso àqueles tipos miseráveis, equipados com seus telescópios e determinados a assistir a um espetáculo celestial gratuito: Este encanto da ilusão do cruzamento pelo plano dos anéis em particular terá escassos espectadores.

"A órbita de Saturno levou-o tão perto do Sol que será extremamente difícil enxergar o fenômeno, mesmo com o melhor dos telescópios," disse Spilker. Por sorte, temos a Cassini na primeira fileira.

A Sonda-robô Cassini observa Saturno, suas luas e anéis há cinco anos. Os instrumentos da sonda descobriram novos anéis, luas, e também mudaram nossa maneira de ver o sistema de anéis de Saturno.

Nas proximidades do equinócio, os instrumentos térmicos da Cassini têm a missão de medir a temperatura de ambos os lados dos anéis ao pôr do Sol para avaliar como eles se resfriam, à medida que enfrentam esta variação sazonal.

As câmeras da nave-sonda estão à procura de características topográficas dos anéis, como pequenas luas e possíveis empenamentos dos anéis, coisas só visíveis durante o equinócio, enquanto os instrumentos de frequência próxima ao infravermelho e ultravioleta estarão à procura de sinais de variações sazonais no planeta.

"O bacana é que não sabemos ao certo o que iremos encontrar", disse Spilker. Como qualquer outro mágico, Saturno nunca deixa de impressionar".

Since Saturn's axis is tilted as it orbits the sun, Saturn has seasons, like those of planet Earth - but each of Saturn's seasons last for over seven years. The Hubble Space Telescope took the above sequence of images about a year apart.

Starting on the left in 1996 and ending on the right in 2000. NASA/Hubble

In 1918, magician extraordinaire Harry Houdini created a sensation when he made a 10,000 pound elephant disappear before a mystified audience of over 5,200 at New York's famed Hippodrome theatre.

But a vanishing pachyderm is nothing compared to the magnificent illusion to be performed by our solar system's own sixth rock from the sun on Aug. 11. On that day, ladies and gentlemen, boys and girls, children of all ages, the planet Saturn, with no help from either Jupiter or Uranus, will make its 170,000-mile-wide ring system disappear.

How does a mere gas giant planet, without the benefit of a magic wand, smoke and mirrors, or even sleeves for that matter, manage to hide an estimated 35 trillion-trillion tons of ice, dust and rock fragments?

Saturn itself, perhaps adhering to the magician's code never to reveal how a trick is performed, is not talking. But fortunately for us, dear friends, Linda Spilker, deputy project scientist for the Cassini Saturn mission at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif., is not in the magician's guild.

"Saturn has been performing the "ring plane crossing" illusion about every 15 years since the rings formed, perhaps as long as 4.5 billion years ago, so by now it is pretty good at it," said Spilker.

"The magician's tools required to perform this trick are pure sunlight, a planet that wobbles, and a main ring system that may be almost 200-thousand miles wide, but only 30 feet thick."

All planets in our solar system wobble on their axes to some extent. This change of attitude eventually places a planet's equator directly in line with the photons of light streaming in from the sun. This is called "equinox," and on Earth it occurs every year about March 21 (spring equinox) and September 22 (autumnal equinox).

On Saturn, it occurs twice during each 29 Earth-year-long orbit around the sun (about every 15 years). "Whenever equinox occurs on Saturn, sunlight will hit Saturn's thin rings, the ring plane, edge-on," said Spilker."The light reflecting off this extremely narrow band is so small that for all intents and purposes the rings simply vanish."

While the second largest planet in our solar system has been conjuring its ring plane phenomenon for millennia, the audience for it only began showing up about 400 years ago. By December 1612, Galileo Galilei had been studying Saturn and its "two large moons" (through his primitive telescope he mistook the ring system for moons on either side of the planet) for over two years. He had been noticing these "two moons" getting thinner and thinner.

After the rings disappeared from his eyepiece entirely, Galileo shared his surprise in a letter in which he wrote, "I do not know what to say in a case so surprising, so unlooked for and so novel." "Galileo had every right to be mystified by the rings," said Spilker. "While we know how Saturn pulls off its ring-plane crossing illusion, we are still fascinated and mystified by Saturn's rings, and equinox is a great time for us to learn more."

Far from being a loss, a ring plane crossing provides a unique opportunity for scientists. The sunlight hitting the rings at 90-degree angles can illuminate, or throw shadows, revealing ring structures and oddities previously unseen. But fair warning for those miserly types armed with their own telescopes and determined to get a free celestial magic show. This particular conjuring of the ring-plane crossing illusion will have an audience of one.

"Saturn's orbit has brought it so close to the sun that it is extremely difficult to see even with the best of telescopes," said Spilker. "Fortunately, we have Cassini in the front row." The Cassini spacecraft has been observing Saturn, its moons and its rings from orbit around the planet for the past five years. The spacecraft's instruments have discovered new rings, moons, as well as changed the way we look at Saturn's ring system.

Around equinox, Cassini's thermal instrument is tasked with measuring the temperature of both sides of the rings as the sun sets to look at how the rings cool as they go through this seasonal change.

The spacecraft's cameras are looking for topographic features in the rings, like tiny moons and possible ring warps, which are only visible at equinox, while the near-infrared and ultraviolet instruments will be on the hunt for signs of seasonal change on the planet. "The great thing is we are not sure what we will find," said Spilker.

"Like any great magician, Saturn never fails to impress."