Cometa Tempel 1 e missão Deep Impact

Deep Impact

31 de agosto de 2005

Em 4 de julho, soube-se que a sonda "Deep Impact" havia soltado um módulo com massa de 410 quilos de cobre, que colidiu com a cometa Tempel 1, descoberta a olho nu em abril de 1867 pelo astrônomo marselhês E.W. Tempel.

O objeto tem um período de 5,5 anos e orbita entre Marte e Júpiter. Sua maior dimensão é estimada em 6 km. A Nasa, portanto, lançou uma sonda, com o objetivo de tentar saber mais sobre a composição e a estrutura interna das cometas, enviando um objeto para colidir com uma delas.

Aqui estão as órbitas:

Órbita da cometa Tempel 1 entre as de Marte e Júpiter. Observe, no ponto mais próximo do Sol, a não-circularidade da órbita de Mercúrio, bastante acentuada. No topo, sobre a órbita marrom, a posição ocupada pela cometa no momento do lançamento da sonda. A órbita circular azul é a da Terra. No topo, a posição ocupada por ela no momento do lançamento da sonda. Seis meses depois (meia órbita terrestre), o impacto. Meça as distâncias curvilíneas percorridas pela cometa e pela sonda no mesmo intervalo de tempo. A primeira vai mais rápido.

Uma precisão sobre a trajetória de impacto. No endereço:

http://deepimpact.umd.edu/amateur/where_is.shtml

você encontrará uma animação muito bonita.

Você verá primeiro dois botões, que lhe permitirão variar o "ponto de vista". Assim, perceberá que a órbita da cometa está bastante inclinada em relação ao plano da eclíptica.

Foi isso que lhe permitiu sobreviver. Existem diferentes tipos de cometas. Algumas, chamadas "aperiódicas", fazem uma única excursão em nosso sistema solar e depois desaparecem. Na verdade, conhecemos muito pouco sobre a estrutura desse grande "nuvem", desse reservatório de cometas que se supõe estar bem além do nosso sistema solar. Qual sua origem? Quando o sistema solar era jovem, os planetas se formavam. Nesse momento, vários mecanismos entraram em ação. O mais simples de entender é o "canibalismo", a colisão frontal entre um pequeno objeto e um grande, este último incorporando o primeiro à sua massa. O segundo mecanismo é o efeito de catapulta positivo. No sentido matemático, trata-se de uma "encontro" (palavra anglo-saxônica, emprestada da teoria cinética dos gases: encounter). O sistema solar primitivo era "colisional". Essas colisões tendem a criar uma distribuição de velocidades de Maxwell-Boltzmann para todas as populações. É um sistema "multi-populacional". Há uma tendência ao equilíbrio termodinâmico para cada uma delas. Quando temos uma mistura de dois gases em equilíbrio termodinâmico (por exemplo, o plasma que constitui o Sol), as energias cinéticas médias das diferentes populações são iguais. Elas são entre si como os respectivos quocientes de massas. Pegue um plasma de hidrogênio. Os elétrons são 1850 vezes mais leves que os núcleos de hidrogênio. Assim, a velocidade térmica de agitação dos elétrons é √1850 vezes maior que a dos íons de hidrogênio, ou seja, 43 vezes maior.

Uma mistura de "espécies pesadas" e "espécies leves" tende a acelerar as espécies leves ("aglomerados de vapor de água salgada" ou "gelo salgado", que formarão as proto-cometas). O sistema solar, portanto, ejetou uma miríade de pequenos objetos. Alguns, ao adquirirem a velocidade de escape em relação ao Sol, foram perdidos no espaço interestelar. Outros permaneceram, em nossa "grande periferia". Como esses "encontros", essas interações, funcionam em ambos os sentidos (mas, globalmente, aceleram os pequenos objetos), há um "efeito de catapulta negativo" que "povoou" a distribuição de Maxwell-Boltzmann em direção às baixas velocidades. Muitos pequenos objetos foram assim desacelerados e, por exemplo, caíram sobre o Sol. Ou sobre planetas terrestres, como o nosso, talvez formando massas oceânicas.

Tempel 1 é uma cometa com destino intermediário. Adquiriu uma velocidade comparável à das planetas. Mas teve também a sorte de se encontrar em uma órbita inclinada, o que diminuiu seus riscos de maus encontros com planetas, todos mais pesados que ela e que alterariam inevitavelmente sua órbita. Essa órbita, aliás, sofreu uma leve modificação desde a descoberta do objeto. Veja no histórico, graças ao Google. Por que ela desgaseia menos que a cometa de Halley? Boa pergunta. Sabemos pouco sobre esse desgaseamento, assim como pouco sabemos sobre a estrutura interna das cometas.

Na verdade, nosso planeta também desgaseia, e esse fenômeno chama-se vulcanismo. Sabe-se que ele é intensificado pelo efeito de maré (ação de Júpiter sobre Io, o primeiro a malaxar cuidadosamente seu satélite). Se Io reage tão intensamente ao contato com seu vizinho próximo é porque gira sobre si mesma. Se fosse síncrono com o planeta gigante, não haveria um vulcanismo tão intenso. Além disso, Io está muito perto de Júpiter.

Talvez a atividade de desgaseamento das cometas esteja ligada ao seu período de rotação em torno de si mesmas. Uma cometa que gira é uma cometa mais sensível aos efeitos de maré provocados pela proximidade dos planetas. Observa-se, aliás, que as cometas desgaseiam quando entram dentro da órbita de Júpiter. É porque recebem mais radiação do Sol? Sim, se esse desgaseamento for uma simples sublimação de sua superfície. Não, se forem erupções provenientes de suas profundezas. Quando se observam as imagens captadas por Giotto ao aproximar-se de Halley, vê-se claramente que há fontes erupivas. Assim, pode ser que a retomada de atividade de uma cometa ao entrar no sistema solar esteja ligada à sua malaxação interna por efeitos de maré, intensa se ela gira sobre si mesma. Já medimos esses períodos de rotação?

Nessa perspectiva, Tempel 1 seria um objeto relativamente pouco ativo porque gira pouco sobre si mesma, logo é pouco sensível a esse efeito de malaxação por marés, que desencadeia erupções de todos os tipos (vulcânicas em Io, de desgaseamento nas cometas). Pergunte a Brahic o que ele acha disso. A planetologia é supostamente sua especialidade.

Você poderá posicionar livremente os diferentes objetos. Primeiro, a cometa Tempel 1 em aproximação, após a colocação da sonda Deep Impact em órbita. Observe, de passagem, a data do impacto: 4 de julho. Os americanos gostam de assinar assim suas façanhas espaciais e demonstrar o quanto dominam o controle da trajetória de suas sondas. Essa data corresponde ao aniversário de sua revolução, e não é mero acaso.

A observação atenta da animação mostra claramente que Tempel 1 gira mais rápido que a sonda e a alcança. Na verdade, é a cometa que colide com a sonda, e não o contrário. Mas pouco importa. Próxima imagem: dois meses depois. A cometa está prestes a colidir com a sonda, ou pelo menos com o objeto que se separará dela para provocar essa colisão.

Aqui está a cometa, imagem tirada cinco minutos antes do impacto:

A cometa. Imagem tirada cinco minutos antes do impacto.

A sonda e o módulo impactador