Sputnik Planitia

Sputnik Planitia [ˈspʌtnɪkpləˈnɪʃiəˌˈspʊtʔ] (anteriormente Sputnik Planum) é uma bacia vasta e parcialmente glaciada em Plutão. Com dimensões de aproximadamente 1 400 por 1 200 km (870 por 750 mi), a Sputnik Planitia está parcialmente submersa em grandes e brilhantes glaciares de gelo de nitrogénio. Nomeada em homenagem ao primeiro satélite artificial da Terra, o Sputnik 1, constitui o lobo ocidental da Tombaugh Regio, a região em forma de coração. A Sputnik Planitia situa-se maioritariamente no hemisfério norte, mas estende-se através do equador. Grande parte da sua superfície é composta por polígonos irregulares separados por depressões, interpretados como células de convecção no gelo de nitrogénio relativamente macio. Os polígonos medem, em média, cerca de 33 km (21 mi) de diâmetro. Em alguns casos, as depressões são povoadas por montanhas ou colinas em blocos, ou contêm material mais escuro. Parecem existir rastros de vento na superfície com evidências de sublimação. Os rastros escuros têm alguns quilómetros de comprimento e estão todos alinhados na mesma direção. A planitia também contém poços aparentemente formados por sublimação. Nenhuma cratera foi detetável pela sonda New Horizons, o que implica uma superfície com menos de 10 milhões de anos. A modelagem da formação de poços de sublimação produz uma estimativa de idade da superfície de 180000+90000
−40000 anos. Perto da margem noroeste existe um campo de dunas transversais (perpendiculares aos rastros de vento), espaçadas cerca de 0,4 a 1 km, que se pensa serem compostas por partículas de 200-300 μm de diâmetro de gelo de metano derivadas das vizinhas Al-Idrisi Montes.

Composição

Pensa-se que o gelo que compõe a bacia consiste primariamente em gelo de nitrogénio, com pequenas frações de monóxido de carbono e gelo de metano, embora as proporções relativas sejam incertas. À temperatura ambiente de Plutão, de 38 K (−235,2 °C; −391,3 °F), os gelos de nitrogénio e monóxido de carbono são mais densos e muito menos rígidos do que o gelo de água, tornando possíveis fluxos do tipo glaciar; o gelo de nitrogénio é o mais volátil. O gelo de nitrogénio da bacia repousa sobre a crosta de Plutão, composta maioritariamente por gelo de água muito mais rígido.

Origem

A Sputnik Planitia teve provavelmente origem numa Bacia de impacto que posteriormente acumulou gelos voláteis. O tamanho do hipotético impactor foi estimado em 150–300 km. Alternativamente, sugeriu-se que a acumulação de gelos nesta localização deprimiu a superfície, levando à formação de uma bacia através de um processo de feedback positivo sem um impacto. A acumulação de vários quilómetros de gelo de nitrogénio na bacia foi, em parte, uma consequência da sua pressão superficial mais elevada, o que leva a uma temperatura de condensação de N₂ superior. O gradiente de temperatura positivo da atmosfera de Plutão contribui para tornar uma depressão topográfica numa armadilha fria.

O terreno em Plutão antípoda à Sputnik Planitia pode ter sido alterado pela focagem de energia sísmica proveniente do impacto formativo. Embora esta sugestão seja provisória devido à baixa resolução das imagens da região antípoda, o conceito é semelhante ao que foi proposto para áreas antípodas à Caloris Planitia em Mercúrio e ao Mare Orientale na Lua.

Uma elevada inércia térmica sazonal da superfície de Plutão é um importante motor para a deposição de gelo de nitrogénio em latitudes baixas. Estas latitudes recebem menos insolação anual do que as regiões polares de Plutão devido à sua elevada obliquidade (122,5°). As regiões mais frias em Plutão, em média, situam-se a 30° de latitude N. e S.; no início da história de Plutão, o gelo tenderia a acumular-se nestas latitudes num processo descontrolado devido à associação de feedback positivo entre o aumento do albedo, o arrefecimento e a subsequente deposição de gelo (semelhante à segregação de gelo que ocorreu em Jápeto). Simulações sugerem que, num período de cerca de um milhão de anos, este processo recolheria a maior parte do gelo numa única calota, mesmo na ausência de uma bacia preexistente.

A acumulação de gelo de nitrogénio denso teria contribuído para tornar a Sputnik Planitia uma anomalia gravitacional positiva, mas por si só não seria suficiente para superar a depressão topográfica associada à bacia. No entanto, outros efeitos de um evento de impacto (ver abaixo) poderiam também ter contribuído para tal anomalia. Uma anomalia gravitacional positiva poderia ter causado uma deriva polar, reorientando o eixo de rotação de Plutão para colocar a planitia perto do eixo de maré Plutão-Caronte (a configuração de energia mínima). A Sputnik Planitia encontra-se atualmente perto do ponto anti-Caronte em Plutão, um resultado que tem menos de 5% de probabilidade de surgir por acaso.

Se a Sputnik Planitia foi criada por um impacto, então a explicação da anomalia gravitacional positiva requer a presença de um oceano de água líquida subsuperficial abaixo da crosta de gelo de água de Plutão; o ajuste isostático da crosta adelgaçada e a consequente intrusão de água líquida mais densa abaixo da bacia explicariam a maior parte da anomalia. O congelamento gradual de tal oceano, em combinação com a deriva polar e o carregamento da Sputnik Planitia com gelo, também explicaria as características tectónicas de extensão observadas em Plutão. Alternativamente, se a acumulação de gelo numa única calota (sem um impacto) criou uma anomalia gravitacional positiva que reorientou Plutão antes da formação de uma bacia, a protuberância de maré levantada por Caronte poderia então ter mantido a orientação de Plutão mesmo que a anomalia positiva desaparecesse mais tarde.

Pensa-se que a criação da anomalia gravitacional requer o adelgaçamento da crosta de gelo em cerca de 90 km abaixo da Sputnik Planitia. No entanto, a crosta deve ser mantida fria para sustentar tais variações na sua espessura. A modelagem sugeriu que isto pode ser explicado se, por baixo da crosta de gelo de água de Plutão, existir uma camada de Hidrato de metano. Este clatrato possui propriedades isolantes; a sua condutividade térmica é cerca de 5–10 vezes inferior à do gelo de água (também possui uma viscosidade aproximadamente uma ordem de magnitude superior à do gelo de água). O isolamento adicional ajudaria a manter a camada de água abaixo dele no estado líquido, bem como a manter a crosta de gelo acima dele fria. Um mecanismo semelhante pode contribuir para a formação de oceanos subsuperficiais noutros satélites do Sistema Solar exterior e objetos transneptunianos.

Células de convecção

A estrutura poligonal é um sinal de convecção do gelo de nitrogénio/monóxido de carbono, com o gelo aquecido pelo calor do interior a emergir no centro das células, espalhando-se e depois afundando-se nas margens estriadas. As células de convecção têm cerca de 100 m de relevo vertical, com os pontos mais altos nos seus centros. A modelagem das células de convecção de gelo de nitrogénio sugerem uma profundidade de cerca de um décimo da sua largura, ou 3–4 km para a maior parte da planitia, e uma taxa de fluxo máxima de cerca de 7 cm por ano. As margens das células podem tornar-se comprimidas e abandonadas à medida que as células evoluem. Muitas das células estão cobertas por poços de sublimação. Estes poços aumentam de tamanho por sublimação durante o transporte do centro para as extremidades das células de convecção. Utilizando a sua distribuição de tamanho, os cientistas estimaram uma velocidade de convecção de 13,8+4,8
−3,8 cm por ano, implicando uma idade de superfície de 180000+90000
−40000 anos. Outros cientistas propuseram que a sublimação na superfície da planitia é responsável pela sua convecção através do arrefecimento da superfície por consumo de calor latente, em vez da fonte de propulsão a partir do núcleo originalmente proposta.

Outras indicações óbvias de fluxo de gelo visíveis em imagens da planitia incluem exemplos de glaciares do tipo vale que fluem para a bacia a partir das terras altas orientais adjacentes (o lobo direito de Tombaugh Regio), presumivelmente em resposta à deposição de gelo de nitrogénio ali, bem como o gelo da planitia a fluir e a preencher depressões adjacentes. A planitia possui numerosas colinas em blocos (com um a vários quilómetros de largura) que formam agregados nas margens das células com até 20 km de diâmetro; estas podem representar pedaços flutuantes de crosta de gelo de água destacada que foram transportados para a planitia pelo fluxo glacial e depois recolhidos em fossas pela convecção. Em alguns casos, as colinas parecem formar cadeias ao longo dos caminhos de entrada dos glaciares. As colinas também se podem congregar em regiões sem convecção quando ficam presas em locais onde o gelo de nitrogénio se torna demasiado raso.

A planitia possui numerosos poços que se pensa resultarem da fraturação e sublimação do gelo de nitrogénio; estes poços também se acumulam nas margens das células de convecção. Frequentemente, o fundo dos poços é escuro, o que pode representar uma acumulação de tolinas deixadas pelo gelo em sublimação, ou um substrato escuro abaixo da planitia, caso os poços penetrem totalmente o gelo. Em regiões da planitia onde as células de convecção não são aparentes, os poços são mais numerosos.

Montes limítrofes

A noroeste, a Sputnik Planitia é delimitada por um conjunto caótico de montanhas em blocos, os al-Idrisi Montes, que podem ter-se formado através do colapso de terras altas de gelo de água adjacentes sobre a planitia.

A sudoeste, a planitia é limitada pelos Hillary Montes, que se elevam 1,6 km (0,99 mi; 5 200 ft) acima da superfície, e, mais a sul, pelos Tenzing Montes, que se elevam 3,4 km (2,1 mi; 11 000 ft) acima da superfície. Estas montanhas também têm um caráter caótico e em blocos. As montanhas foram nomeadas em honra de Sir Edmund Hillary, alpinista da Nova Zelândia, e do Sherpa nepalês Tenzing Norgay, que foram os primeiros alpinistas a atingir o cume do pico mais alto da Terra, o Monte Everest, a 29 de maio de 1953. Alguns grupos de colinas na bacia têm nomes de naves espaciais; por exemplo, "Coleta de Dados", em honra do primeiro satélite brasileiro lançado no espaço.

Imediatamente a sudoeste dos Tenzing Montes (contexto) encontra-se uma grande montanha circular com uma depressão central, o Wright Mons. Foi identificada como um possível criovulcão.

Nomenclatura

O nome informal Sputnik Planum foi anunciado pela primeira vez pela equipa da New Horizons numa conferência de imprensa a 24 de julho de 2015. Um planum é uma região plana de elevada altitude (um planalto). Quando os dados topográficos foram analisados no início de 2016, tornou-se claro que Sputnik é na verdade uma bacia, e o nome informal foi alterado para Sputnik Planitia mais tarde nesse ano. O nome ainda era informal porque ainda não tinha sido adotado pela União Astronómica Internacional (IAU). A 7 de setembro de 2017, o nome foi oficialmente aprovado juntamente com os nomes de Tombaugh Regio e outras 12 características de superfície próximas.

Referências