Meteoros contra os anéis de Saturno

Cinco imagens dos anéis de Saturno registradas pela espaçonave Cassini da NASA entre 2009 e 2012 mostram nuvens de matéria ejetada por impactos de pequenos objetos contra os anéis. NASA/JPL.

A espaçonave Cassini da NASA forneceu a primeira prova direta de pequenos  meteoróides partindo, formando jatos de detritos e colidindo contra os anéis de Saturno.

Essas observações tornam os anéis de Saturno o único lugar além da Terra, Lua e Júpiter onde cientistas e astrônomos amadores têm conseguido observar tais impactos no momento em que ocorem. O estudo da frequência do impacto de meteoróides de fora do sistema de Saturno ajuda os cientistas a entender como  diferentes sistemas de planetas se formaram em nosso sistema solar.

O sistema solar está cheio de pequenos objetos movendo-se a grandes velocidades. Esses objetos frequentemente atingem astros  planetários. Calcula-se que os tamanhos dos meteoróides em Saturno variem entre cerca de 1 centímetro e vários metros. Os cientistas levaram anos para distinguir as trilhas deixadas por nove meteoróides em 2005, 2009 e 2012.

Os resultados obtidos pela Cassini já mostraram que os anéis de Saturno atuam como detectores muito eficientes de vários tipos de fenômenos ao seu redor, inclusive da estrutura  interior do planeta e as órbitas de suas luas. Por exemplo, uma sutil mas extensa corrugação que ondula por 19.000 quilômetros através dos anéis mais internos revela a ocorrência do impacto de um meteoróide muito grande, em 1983.

"Esses novos resultados sugerem que a frequência atual dos impactos de pequenas partículas em Saturno é aproximadamente a mesma dos que ocorrem na Terra — dois  territórios muito diferentes em nosso sistema solar — e isso é algo emocionate de se ver," disse Linda Spilker,cientista do projeto no  Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia. "Foi preciso utilizar os anéis de Saturno como um gigantesco detector de meteoróides — 100 vezes a área da superfície da Terra — e o trajeto de longo prazo da Cassini pelo sistema de  Saturno para solucionar essa questão."

O equinócio de Saturno no verão de 2009 foi uma ocasião especialmente boa para observar os detritos deixados por impactos de meteoróides. O ângulo muito pouco inclinado da incidência dos raios solares nos anéis fez com que a nuvem de detritos brilhasse mais contra os anéis escurecidos nas fotos do subsistema de imageamento científico da Cassini.

"Os anéis de Saturno são brilhantes e límpidos, o que é incomum, levando alguns a sugerir que são muito mais jovens do que Saturno," disse Jeff Cuzzi, um coautor do artigo e cientista interdisciplinar da Cassini especializando-se em anéis e poeira interplanetários no Centro de Pesquisas Ames, em Moffett Field, na Califórnia. "Para avaliar essa afirmação impressionante, temos de saber mais sobre a frequência com que material externo está bombardeando os anéis. Essa análise mais recente ajuda a completar aquela história com a detecção de objetos de impacto de tamanhos que nós antes não tínhamos capacidade de detectar diretamente."

Five images of Saturn's rings, taken by NASA's Cassini spacecraft between 2009 and 2012, show clouds of material ejected from impacts of small objects into the rings. Image credit: NASA/JPL.

NASA's Cassini spacecraft has provided the first direct evidence of small meteoroids breaking into streams of rubble and crashing into Saturn's rings.

These observations make Saturn's rings the only location besides Earth, the moon and Jupiter where scientists and amateur astronomers have been able to observe impacts as they occur. Studying the impact rate of meteoroids from outside the Saturnian system helps scientists understand how different planet systems in our solar system formed.

The solar system is full of small, speeding objects. These objects frequently pummel planetary bodies. The meteoroids at Saturn are estimated to range from about one-half inch to several yards (1 centimeter to several meters) in size. It took scientists years to distinguish tracks left by nine meteoroids in 2005, 2009 and 2012.

Results from Cassini have already shown Saturn's rings act as very effective detectors of many kinds of surrounding phenomena, including the interior structure of the planet and the orbits of its moons. For example, a subtle but extensive corrugation that ripples 12,000 miles (19,000 kilometers) across the innermost rings tells of a very large meteoroid impact in 1983.

"These new results imply the current-day impact rates for small particles at Saturn are about the same as those at Earth — two very different neighborhoods in our solar system — and this is exciting to see," said Linda Spilker, Cassini project scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif. "It took Saturn's rings acting like a giant meteoroid detector -- 100 times the surface area of the Earth — and Cassini's long-term tour of the Saturn system to address this question."

The Saturnian equinox in summer 2009 was an especially good time to see the debris left by meteoroid impacts. The very shallow sun angle on the rings caused the clouds of debris to look bright against the darkened rings in pictures from Cassini's imaging science subsystem.

"Saturn's rings are unusually bright and clean, leading some to suggest that the rings are actually much younger than Saturn," said Jeff Cuzzi, a co-author of the paper and a Cassini interdisciplinary scientist specializing in planetary rings and dust at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif. "To assess this dramatic claim, we must know more about the rate at which outside material is bombarding the rings. This latest analysis helps fill in that story with detection of impactors of a size that we weren't previously able to detect directly."