Astrofsica do Sistema Solar Daniela Lazzaro Observatrio Nacional

Astrofísica do Sistema Solar Daniela Lazzaro Observatório Nacional - Rio de Janeiro lazzaro@on. br http: //www. on. br 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Ø Introdução ao Sistema Solar Ø Planetologia comparativa Ø planetas terrestres X planetas gigantes X pequenos corpos Ø Ø Interiores Superfícies Atmosferas Pequenos corpos Ø satélites, asteróides, cometas, anéis 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Interiores Terra profundidade conhecida 10% evidências indiretas Densidade: total = 4. 5 g/cm 3 rochas sup. = 2, 6 -3, 0 g/cm 3 densidade do núcleo 10 g/cm 3 Calor aumenta com profundidade interior da Terra mais quente 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Terremoto ondas sismicas temperatura e pressão tem líquido no interior Ondas S + P Ondas P 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Propriedades da superfície rochas derivadas do derretimento de camadas inferiores rochas vindas de até 200 km abaixo da superfície camadas inferiores derretidas grandes pressões Campo magnético líquido metálico turbulento parte do interior é metálico parte do interior é líquido 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Mercúrio Ø maior densidade “uncompressed” Ø 60% metal Ø campo magnético interior líquido Núcleo Ni-Fe Crosta Rochas T 5, 5 4, 5 L 3, 3 M 5, 4 c 5, 3 u 1800 km 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Venus Ø interior quente devido a vulcanismo Ø não tem magnetosfera Ø núcleo rico em metais Marte Ø densidade 3, 9 e 3, 8 (unc. ) pouco metal Ø núcleo (Fe. S) 40% diâmetro (= Terra) Ø não tem magnetosfera 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Planetas Gigantes Ø Governado pela pressão • centro 100 x 106 bars, densidade 31 g/cm 3 (Terra: pressão 4 x 106 bar, densidade 17 g/cm 3) Ø Nuvens: H, He gás Ø Hidrogênio metálico • H líquido eletrons livres comportamento metal Ø Núcleo: rochas + gelos Fe, Si, O C, N, O, + H 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

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Pequenos corpos famílias = resultado de fragmentação poucos corpos diferenciados interiores basicamente homogêneos Asteróides: Satélites: pequenos asteróides grandes gelos +rochas Io interior fluído Cometas: agregados homogênos com pouca coesão facilmente destruidos 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Superfícies Crateras Vulcanismo 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Atividade tectônica Canais 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Crateras vulcânica? origem: impactos? 1890 G. K. Gilbert Terra Lua 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Origem meteorítica condições particulares Impacto em alta velocidade explosão = bomba forma a cratera elimina traços da direção da queda v = vmin + vorb. vmin = 4, 3 km/s (Mercúrio) 10, 4 km/s (Venus) 11, 2 km/s (Terra) 5, 0 (Marte) 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Meteoróide Explosão Superfície lunar Material ejetado alta velocidade Ondas de choque Material ejetado Cratera “Rim” Superficie original Material ejetado Crosta pulverizada 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Mercúrio: Caloris Basin 1400 km largura anéis de montanhas 3 km Crateras duplas 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Venus: multiplas crateras Terra: Meteor Crater 1, 2 km diâmetro, 0, 2 km profundidade = 25. 000 anos, meteorito ~ 50 m Marte: Crater Yuty 18 km diâmetro -“splosh” 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Satélites 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Callisto: crateras em cadeia Phobos: tamanho limite Europa: sobre gelo Mimas: 120/400 km Miranda: superfície jovem

Asteróides 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Na falta de uma superfície. . . Shoemaker-Levy 9 - Descoberto: março 1993 - Colisão: julho 1994 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Vulcanismo lava material flúido altas temperaturas Venus Terra Marte (Io, Lua Vesta, …) 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002 Venus: Sif Mons - vulcão escudo diâmetro ~ 500 km, altura ~ 3 km caldera ~ 40 km Venus: Gula Mons altura ~ 4 km, caldera ~ 100 km Venus: Domes - lava viscosa homogenea ~ circulares, diâmetro ~25 km, altura ~2 km Venus: Coronae subida material quente Aine: 300 km diâmetro

Terra: Mayon estrato-vulcão Terra: Arizona vulcão cônico Terra: Mauna Kea vulcão escudo Terra: Puo 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Marte: Tharsis Elysium tipo escudo lava flúida Marte: Olympus Mons 700 km largura, 25 km altura Marte: Planices vulcânicas hemisferio Norte 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Io: + ativo Voyager 1, 2 Largura ~ 300 km Altura ~ 100 km Enxofre!! 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Lua: mare Vesta: asteróide Magnya: asteróide 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Atividade tectônica Terra: Wegener ~1960 “deriva” dos continentes movimentos no manto Marte: hemisferios separados por um canyon fratura? Venus: montanhas Maxwell colisão de placas? 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Europa 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Canais “runoff” chuva “outflow” degelo Mars Odyssey maio-2002 Europa: oceano 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Atmosferas Planetas Terrestres 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Planetas gigantes Júpiter Saturno Urano Netuno Hidrogênio (H 2) 86, 1 92, 4 84 84? Hélio (He) 13, 8 7, 4 14 ? Metano (CH 4) 0, 09 0, 2 2 2 -3 Amônio (NH 3) 0, 02 - - 0, 008 - - - Vapor de água (H 2 O) 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Camadas: caracterizadas por inversão de temperatura 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Proteção da superfície calor - frio - meteoros Efeito estufa: T ~ 730 K pressão ~ 90 x na Terra 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Marte Atmosfera muito ténue pressão superfície 1/150 x Terra Temperatura superfície ~ 50 K mais frio da Terra 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Júpiter Ø Aparência • bandas de nuvens cores diferentes • “Grande mancha vermelha” Ø Composição • 86% H + 14% He + metano + amônio + água • cores processos químicos complexos Sulfetos (S+H) + Fosfatos (P+H) vermelho, marrom, amarelo 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Bandas atmosféricas zonas: alta pressão faixas: baixa pressão Material frio desce Material quente sobe Estrutura de bandas depende do fluxo zonal desaparece nos polos! Fluxo zonal: vento estável direção leste e oeste 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Júpiter: estutura neblina gelo de amônio gelo amônio + enxofre 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Saturno Bandas, ovais e zonas de convecção Ventos ~ 1500 km/s equador (J ~ 400 km/s) HST: circulação e evolução de nuvens 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Urano - Netuno 84% H +14% He + metano não tem amônio baixa temperatura metano sem amônio absorve comprimentos de onda longos (vermelho) azul Urano: Voyager poucas nuvens claras baixa atmosfera ventos ~200 -500 km/h 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Netuno “Great Dark Spot” tamanho ~Terra Voyager 2 - 1989 nuvens vel ~ 2000 km/h “Great Dark Spot”? 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Titan - satélite de Saturno Metano líquido Atmosfera: N (90%) + Ar (10%) + Metano + Amônio +. . . 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Magnetosferas Região onde se extende o campo magnético Núcleo: Metal líquido circula corrente elétrica em movimento Particulas carregadas capturadas pelo campo magnético 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Júpiter: intensidade ~ 1 x 106 vezes da Terra extensão ~ 30 x 106 km Saturno: intensidade ~ 100 vezes da Terra extensão ~ 1 x 106 km Urano e Netuno: intensidade ~ 100 vezes da Terra extensão ~ 4 x raio da Terra 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002

Ø Introdução ao Sistema Solar Ø Planetologia comparativa Ø planetas terrestres X planetas gigantes X pequenos corpos Ø Ø Interiores Superfícies Atmosferas Pequenos corpos Ø satélites, asteróides, cometas, anéis lazzaro@ on. br http: //www. on. br/institucional 1 a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002