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Resolva o mistério do sistema solar
Um astrônomo veterano descobriu que o vasto sistema de anéis de Saturno está aquecendo a atmosfera superior do planeta, um fenômeno não observado anteriormente em nosso sistema solar. Ao analisar 40 anos de dados ultravioleta de várias missões espaciais, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA, as sondas Cassini, as Voyagers 1 e 2 e o International Ultraviolet Explorer, o pesquisador descobriu que as partículas do anel de gelo estão caindo na atmosfera de Saturno, causando o temperatura subir. Esta descoberta inovadora não só lança luz sobre a interação inesperada entre o planeta e seus anéis, mas também abre a possibilidade de usar esta informação para prever a presença de sistemas de anéis semelhantes a Saturno em torno dos planetas externos.
Uma chuva de partículas de gelo afeta o clima do planeta gigante
Universo[{” attribute=””>Saturn is easily recognizable for its opulent ring system that can easily be seen through a small telescope. Astronomers have now found that the rings are not as placid as they look. The icy rings particles are raining down onto Saturn’s atmosphere. This is heating the upper atmosphere. It took a collection of 40 years’ worth of Saturn observations, gleaned from four NASA planetary missions to come to this conclusion. Hubble Space Telescope observations were used to tie together all the evidence, collected in ultraviolet light. These results may be applied to determine if similar ring systems encircle planets orbiting other stars. Their rings would be too far away to be seen, but ultraviolet light spectroscopy of the planets could yield clues.
Hubble’s look at Saturn on September 12, 2021, shows rapid and extreme color changes of the bands in the planet’s northern hemisphere, where it was early autumn. The bands have varied throughout Hubble observations in both 2019 and 2020. Notably, Saturn’s iconic hexagonal storm, first discovered in 1981 by the Voyager 2 spacecraft, was difficult to distinguish in 2020, but it is again clearly evident in 2021. Hubble’s Saturn image catches the planet following the southern hemisphere’s winter, evident in the lingering blue-ish hue of the south pole.Credit: NASA, ESA, A. Simon (NASA-GSFC), and M. H. Wong (UC Berkeley); Image Processing: A. Pagan (STScI)
Hubble Space Telescope Finds Saturn’s Rings Heating Its Atmosphere
The secret has been hiding in plain view for 40 years. But it took the insight of a veteran astronomer to pull it all together within a year, using observations of Saturn from NASA’s Hubble Space Telescope and retired Cassini probe, in addition to the Voyager 1 and 2 spacecraft and the retired International Ultraviolet Explorer mission.
The discovery: Saturn’s vast ring system is heating the giant planet’s upper atmosphere. The phenomenon has never before been seen in the solar system. It’s an unexpected interaction between Saturn and its rings that potentially could provide a tool for predicting if planets around other stars have glorious Saturn-like ring systems, too.
The telltale evidence is an excess of ultraviolet radiation, seen as a spectral line of hot hydrogen in Saturn’s atmosphere. The bump in radiation means that something is contaminating and heating the upper atmosphere from the outside.
The most feasible explanation is that icy ring particles raining down onto Saturn’s atmosphere cause this heating. This could be due to the impact of micrometeorites, solar wind particle bombardment, solar ultraviolet radiation, or electromagnetic forces picking up electrically charged dust. All this happens under the influence of Saturn’s gravitational field pulling particles into the planet. When NASA’s Cassini probe plunged into Saturn’s atmosphere at the end of its mission in 2017, it measured the atmospheric constituents and confirmed that many particles are falling in from the rings.
“Though the slow disintegration of the rings is well known, its influence on the atomic hydrogen of the planet is a surprise. From the Cassini probe, we already knew about the rings’ influence. However, we knew nothing about the atomic hydrogen content,” said Lotfi Ben-Jaffel of the Institute of Astrophysics in Paris and the Lunar & Planetary Laboratory, University of Arizona, author of a paper published on March 30 in the Planetary Science Journal.
This is a composite image showing the Saturn Lyman-alpha bulge, an emission from hydrogen which is a persistent and unexpected excess detected by three distinct NASA missions, namely Voyager 1, Cassini, and the Hubble Space Telescope between 1980 and 2017. A Hubble near-ultraviolet image, obtained in 2017 during the Saturn summer in the northern hemisphere, is used as a reference to sketch the Lyman-alpha emission of the planet. The rings appear much darker than the planet’s body because they reflect much less ultraviolet sunlight. Above the rings and the dark equatorial region, the Lyman-alpha bulge appears as an extended (30 degree) latitudinal band that is 30 percent brighter than the surrounding regions. A small fraction of the southern hemisphere appears between the rings and the equatorial region, but it is dimmer than the northern hemisphere. North of the bulge region (upper-right portion of image), the disk brightness declines gradually versus latitude toward the bright aurora region that is here shown for reference (not at scale). A dark spot inside the aurora region represents the footprint of the spin axis of the planet.
It’s believed that icy rings particles raining on the atmosphere at specific latitudes and seasonal effects cause an atmospheric heating that makes the upper atmosphere hydrogen reflect more Lyman-alpha sunlight in the bulge region. This unexpected interaction between the rings and the upper atmosphere is now investigated in depth to define new diagnostic tools for estimating if distant exoplanets have extended Saturn-like ring systems.
Credit: NASA, ESA, Lotfi Ben-Jaffel (IAP & LPL)
“Everything is driven by ring particles cascading into the atmosphere at specific latitudes. They modify the upper atmosphere, changing the composition,” said Ben-Jaffel. “And then you also have collisional processes with atmospheric gasses that are probably heating the atmosphere at a specific altitude.”
Ben-Jaffel’s conclusion required pulling together archival ultraviolet-light (UV) observations from four space missions that studied Saturn. This includes observations from the two NASA Voyager probes that flew by Saturn in the 1980s and measured the UV excess. At the time, astronomers dismissed the measurements as noise in the detectors. The Cassini mission, which arrived at Saturn in 2004, also collected UV data on the atmosphere (over several years). Additional data came from Hubble and the International Ultraviolet Explorer, which launched in 1978, and was an international collaboration between NASA, ESA (European Space Agency), and the United Kingdom’s Science and Engineering Research Council.
But the lingering question was whether all the data could be illusory, or instead reflected a true phenomenon on Saturn.
The key to assembling the jigsaw puzzle came in Ben-Jaffel’s decision to use measurements from Hubble’s Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). Its precision observations of Saturn were used to calibrate the archival UV data from all four other space missions that have observed Saturn. He compared the STIS UV observations of Saturn to the distribution of light from multiple space missions and instruments.
“When everything was calibrated, we saw clearly that the spectra are consistent across all the missions. This was possible because we have the same reference point, from Hubble, on the rate of transfer of energy from the atmosphere as measured over decades,” Ben-Jaffel said. “It was really a surprise for me. I just plotted the different light distribution data together, and then I realized, wow— it’s the same.”
Four decades of UV data cover multiple solar cycles and help astronomers study the Sun’s seasonal effects on Saturn. By bringing all the diverse data together and calibrating it, Ben-Jaffel found that there is no difference to the level of UV radiation. “At any time, at any position on the planet, we can follow the UV level of radiation,” he said. This points to the steady “ice rain” from Saturn’s rings as the best explanation.
“We are just at the beginning of this ring characterization effect on the upper atmosphere of a planet. We eventually want to have a global approach that would yield a real signature about the atmospheres on distant worlds. One of the goals of this study is to see how we can apply it to planets orbiting other stars. Call it the search for ‘exo-rings.’”
Reference: “The Enigmatic Abundance of Atomic Hydrogen in Saturn’s Upper Atmosphere” by Lotfi Ben-Jaffel, Julianne I. Moses, Robert A. West, Klaus-Michael Aye, Eric T. Bradley, John T. Clarke, Jay B. Holberg and Gilda E. Ballester, 30 March 2023, Planetary Science Journal.
DOI: 10.3847/PSJ/acaf78
The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA. NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, D.C.
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No espaço: (Foto de arquivo) Neste boletim emitido pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), … [+]
A NASA fez isso de novo. A agência espacial dos EUA corrigiu a última falha que afetava o antigo Telescópio Espacial Hubble. O observatório está de volta à ação para desvendar os segredos do universo. “Todos os instrumentos do Hubble estão online e a espaçonave retomou a realização de observações científicas.” NASA disse Em comunicado em 30 de abril.
O problema começou em 23 de abril, quando o Hubble entrou em modo de segurança devido a um problema com um de seus giroscópios. O giroscópio enviou leituras falsas, acionando a caixa de areia do observatório onde as operações científicas estão suspensas. O problema do giroscópio não é novo. O mesmo giroscópio que causou o mau funcionamento recente também se comportou em novembro com problema semelhante.
O Hubble possui seis giroscópios, mas apenas três deles estão operacionais. Os giroscópios ajudam o telescópio a apontar na direção certa para fazer observações e coletar dados. A NASA tem um plano backup que permitiria ao Hubble continuar operando com apenas um giroscópio, mas não precisou implementar esse procedimento. “A espaçonave está saudável e operacional novamente usando todos os três giroscópios”, disse a NASA.
O Hubble foi lançado em 1990. Ele encontrou alguns problemas técnicos durante sua vida, incluindo um sério defeito no espelho que foi resolvido por uma missão de ônibus espacial em 1993. No final, a NASA realizou cinco missões de manutenção, a última delas em 2009. A NASA não opera mais ônibus espaciais, por isso não pode enviar astronautas para consertar o Hubble quando algo dá errado. A solução de problemas deve ser feita no solo, o que torna o histórico de reparos bem-sucedidos da equipe ainda mais impressionante.
Esta foi a imagem mais detalhada dos Pilares da Criação na Nebulosa da Águia feita pelo Hubble.
Problemas técnicos e hardware desatualizado não são os únicos desafios que o Hubble enfrenta. A órbita do observatório está a deteriorar-se. “Reiniciar o Hubble para uma órbita mais alta e mais estável poderia acrescentar vários anos de operações à sua vida.” NASA disse em 2022. A agência está estudando opções para estabilizar a órbita do Hubble, incluindo a possibilidade de enviar uma nova missão de serviço usando a espaçonave SpaceX Dragon.
O Telescópio Espacial Hubble é tão antigo que qualquer problema técnico levanta temores sobre o seu eventual desaparecimento. A NASA espera continuar a operar o observatório de 34 anos pelo menos até ao final da década, e talvez mais além. O novo e poderoso Telescópio Espacial James Webb será lançado em 2021, mas não se destina a substituir o Hubble. Em vez disso, os dois observatórios complementam-se e, por vezes, colaboram nas imagens, como quando ambos contribuíram para uma vista deslumbrante de galáxias em forma de “árvore de Natal” em 2023.
O trabalho do Hubble tornou-se icônico, tornou-se famoso Pilares da criação Uma imagem do Hubble Deep Field, uma visão histórica de uma área do céu contendo 1.500 galáxias. O observatório pesquisou por toda parte para documentar os planetas do nosso sistema solar, bem como nebulosas, galáxias e estrelas distantes. Sua missão terminará um dia, mas algumas soluções inteligentes significam que esse dia ainda não chegou.
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Fotografia de um esqueleto de T. rex no Museu Senckenberg em Frankfurt, Alemanha. O Tiranossauro rex viveu no final do período Cretáceo (cerca de 66 milhões de anos atrás) e foi encontrado exclusivamente no oeste da América do Norte. Crédito: Kay R. Caspar
Os dinossauros eram tão inteligentes quanto os répteis, mas não tão inteligentes quanto os macacos, como sugerem pesquisas anteriores.
Uma equipe internacional de paleontólogos, etólogos e neurologistas reexaminou o tamanho e a estrutura do cérebro dos dinossauros e concluiu que eles se comportavam como crocodilos e lagartos.
Num estudo publicado no ano passado, afirmou-se que os dinossauros adoram Tiranossauro Rex Eles tinham um número excepcionalmente grande de neurônios e eram significativamente mais inteligentes do que o esperado. Tem sido afirmado que este elevado número de neurónios poderia beneficiar diretamente a inteligência, o metabolismo e a história de vida. Tiranossauro Rex Ele lembrava um macaco em alguns de seus hábitos. A transmissão cultural de conhecimento, bem como o uso de ferramentas têm sido citados como exemplos de características cognitivas que podem ter possuído.
Crítica da metodologia de contagem de neurônios
Mas o novo estudo publicado em Registro anatômico, em que Hadi George da Universidade de Bristol, Dr. Darren Naish (Universidade de Southampton) e liderado pelo Dr. Royal Ontario Museum) observe mais de perto as técnicas usadas para prever o tamanho do cérebro e o número de neurônios nos cérebros dos dinossauros. A equipe descobriu que suposições anteriores sobre o tamanho do cérebro dos dinossauros e o número de neurônios que seus cérebros continham não eram confiáveis.
A relação entre o cérebro e a massa corporal em vertebrados terrestres. Dinossauros como o T. rex tinham proporções de tamanho cérebro-corpo semelhantes às dos répteis vivos. Crédito: Cristian Gutierrez Ibanez
Esta pesquisa surge após décadas de análises nas quais paleontólogos e biólogos examinaram o tamanho e a anatomia do cérebro dos dinossauros e usaram esses dados para inferir comportamento e estilo de vida. As informações sobre os cérebros dos dinossauros vêm dos recheios minerais das cavidades cerebrais, chamados endocasts, bem como dos formatos das próprias cavidades.
A equipe descobriu que o tamanho de seus cérebros era exagerado – especialmente o tamanho do prosencéfalo – e, portanto, seus neurônios também eram importantes. Além disso, mostraram que as estimativas do número de neurônios não são um guia confiável para a inteligência.
Recomendações para pesquisas futuras
Para reconstruir de forma confiável a biologia de organismos extintos há muito tempo ClassificarA equipe acredita que os pesquisadores devem considerar múltiplas linhas de evidência, incluindo anatomia esquelética, histologia óssea, comportamento de parentes vivos e vestígios de fósseis. “A inteligência dos dinossauros e de outros animais extintos é melhor determinada usando uma variedade de evidências que vão desde a anatomia macroscópica até pegadas fósseis, em vez de confiar apenas em estimativas do número de neurônios”, explicou Hadi, da Escola de Ciências da Terra de Bristol.
“Somos da opinião de que não é uma boa prática prever a inteligência em espécies extintas quando a população de neurônios reconstruída a partir de células endógenas é tudo o que temos para prosseguir”, explicou o Dr. Kai Kaspar.
“Os números de neurônios não são bons preditores do desempenho cognitivo, e usá-los para prever a inteligência em espécies extintas pode levar a interpretações muito enganosas”, acrescentou a Dra. Ornella Bertrand (Instituto de Paleontologia Miquel Crosafont da Catalunha).
O Dr. Darren Naish concluiu: “A possibilidade de o T. rex ser tão inteligente como um babuíno é ao mesmo tempo fascinante e assustadora, com o potencial de reinventar a nossa visão do passado.” “Mas o nosso estudo mostra como todos os nossos dados contradizem esta ideia. Eles eram mais parecidos com crocodilos gigantes e inteligentes, e isso é igualmente notável.”
Referência: “Quão inteligente foi o T. Rex?” Testando afirmações de cognição extraordinária em dinossauros e aplicando estimativas de número de neurônios na pesquisa paleontológica” por Kay R. Caspar, Christian Gutierrez Ibáñez, Ornella C. Bertrand, Thomas Carr, Jennifer A. D. Colburn e Arthur Erb, Hadi George, Thomas R. Holtz, Darren Naish, Douglas R. Willey e Grant R. Hurlburt, 26 de abril de 2024, Registro anatômico.
doi: 10.1002/ar.25459
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Esta ejeção de massa coronal, capturada pelo Solar Dynamics Observatory da NASA, explodiu no Sol em 31 de agosto de 2012, viajando a mais de 1.400 quilômetros por segundo e enviando radiação para as profundezas do espaço. O campo magnético da Terra protege-a da radiação de eventos solares como este, enquanto Marte carece deste tipo de protecção. Fonte: NASA/SDO
O Sol estará mais ativo este ano, proporcionando uma rara oportunidade de estudar como as tempestades solares e a radiação afetarão os futuros astronautas no Planeta Vermelho.
Nos próximos meses, dois dos NASAde Marte A espaçonave terá uma oportunidade sem precedentes de estudar como as erupções solares – explosões gigantescas na superfície do Sol – afetam futuros robôs e astronautas no Planeta Vermelho.
Isso ocorre porque o Sol está entrando em um período de pico de atividade denominado máximo solar, algo que acontece aproximadamente a cada 11 anos. Durante o máximo solar, o Sol é particularmente propenso a explosões de fogo em uma variedade de formas – incluindo… Erupções solares E Ejeção de massa coronal – Que libera radiação nas profundezas do espaço. Quando uma série desses eventos solares irrompe, isso é chamado de tempestade solar.
Saiba como o rover MAVEN da NASA e o rover Curiosity da agência estudam as erupções solares e a radiação em Marte durante o máximo solar – o período em que o Sol está mais ativo. Crédito: NASA/Laboratório de Propulsão a Jato– Caltech/GSFC/SDO/MSSS/Universidade do Colorado
O campo magnético da Terra protege em grande parte o nosso planeta natal dos efeitos destas tempestades. Mas Marte perdeu o seu campo magnético global há muito tempo, tornando o Planeta Vermelho mais vulnerável às partículas energéticas do Sol. Quão intensa é a atividade solar em Marte? Os pesquisadores esperam que o atual máximo solar lhes dê a chance de descobrir. Antes de enviar humanos para lá, as agências espaciais precisam determinar, entre muitos outros detalhes, que tipo de proteção radiológica os astronautas necessitarão.
“Para os humanos e as origens marcianas, não temos uma compreensão sólida do impacto da radiação durante a atividade solar”, disse Shannon Curry, do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado em Boulder. Curry é o investigador principal do orbitador MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile Evolution) da NASA, operado pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Na verdade, gostaria de ver um ‘grande evento’ em Marte este ano – um grande evento que possamos estudar para compreender melhor a radiação solar antes dos astronautas irem a Marte.”
O detector de avaliação de radiação no rover Curiosity da NASA é destacado nesta imagem anotada do Mastcam do rover. Os cientistas da RAD estão entusiasmados em usar o instrumento para estudar a radiação em Marte durante o máximo solar. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Meça a altura e a queda
MAVEN monitora radiação, partículas solares e muito mais acima da superfície de Marte. A fina atmosfera de um planeta pode afetar a densidade das moléculas no momento em que atingem a superfície, e é aí que a sonda Curiosity da NASA entra em ação. Dados do detector de avaliação de radiação do Curiosity, ou RadAjudou os cientistas a compreender como a radiação decompõe as moléculas de carbono na superfície, um processo que pode afetar a preservação de sinais de vida microbiana antiga. A ferramenta também deu à NASA uma ideia de quanta proteção os astronautas poderiam esperar da radiação, usando cavernas, tubos de lava ou faces de penhascos para proteção.
Quando ocorre um evento solar, os cientistas observam a quantidade de partículas solares e quão ativas elas são.
Este conceito artístico retrata a atmosfera marciana e a espaçonave MAVEN da NASA perto de Marte. Crédito: NASA/GSFC
“Poderíamos ter 1 milhão de partículas de baixa energia ou 10 partículas de energia muito alta”, disse o investigador principal da RAD, Don Hasler, do escritório do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado. “Embora os instrumentos MAVEN sejam mais sensíveis a instrumentos de baixa energia, o RAD é o único instrumento capaz de ver instrumentos de alta energia que podem cruzar a atmosfera até a superfície, onde estarão os astronautas.”
Quando o MAVEN detecta uma grande explosão solar, a equipe do orbitador informa à equipe do Curiosity para saber sobre isso para que possam monitorar as mudanças nos dados RAD. As duas missões também podem compilar uma série temporal que mede as mudanças até meio segundo quando as partículas atingem a atmosfera marciana, interagem com ela e, eventualmente, atingem a superfície.
A missão MAVEN também conduz um sistema de alerta precoce que permite que outras equipas de naves espaciais de Marte saibam quando os níveis de radiação começam a subir. O sistema de alerta permite que as missões desliguem dispositivos que podem ser vulneráveis a explosões solares, que podem interferir na eletrônica e nas comunicações de rádio.
Água perdida
Além de ajudar a manter os astronautas e as naves espaciais seguros, estudar o máximo solar também pode fornecer informações sobre a razão pela qual Marte mudou de um mundo quente e húmido, semelhante à Terra, há milhares de milhões de anos, para um deserto congelado hoje.
O planeta está em um ponto de sua órbita quando está mais próximo do Sol, aquecendo a atmosfera. Isso pode causar tempestades de poeira crescentes que cobrem a superfície. Às vezes as tempestades se fundem, tornando-se globais (veja a imagem abaixo).
Marte antes e depois da tempestade de poeira: filmes lado a lado mostram como a tempestade de poeira global de 2018 cobriu o planeta vermelho, graças à câmera Mars Color Imager (MARCI) a bordo do Mars Reconnaissance Orbiter da NASA. Esta tempestade global de poeira fez com que a espaçonave da NASA perdesse contato com a Terra. Fonte da imagem: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Embora reste pouca água em Marte – principalmente gelo sob a superfície e nos pólos – parte dela ainda circula como vapor na atmosfera. Os cientistas questionam-se se as tempestades globais de poeira ajudam a expulsar este vapor de água, elevando-o bem acima do planeta, onde a atmosfera é destruída durante as tempestades solares. Uma teoria é que este processo, repetido várias vezes ao longo de eras, pode explicar como Marte deixou de ter lagos e rios para ser hoje praticamente sem água.
Se uma tempestade global de poeira ocorresse ao mesmo tempo que uma tempestade solar, seria uma oportunidade para testar esta teoria. Os cientistas estão particularmente entusiasmados porque este máximo solar ocorre no início da estação mais poeirenta de Marte, mas também sabem que uma tempestade de poeira global é rara.
Mais sobre missões
O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, gerencia a missão MAVEN. A Lockheed Martin Space construiu a espaçonave e é responsável pelas operações da missão. JPL fornece navegação e suporte de rede espacial profunda. O Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado Boulder é responsável pelo gerenciamento de operações científicas, divulgação pública e comunicações.
O Curiosity foi construído pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, operado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia. O JPL está liderando a missão em nome da Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington. A investigação RAD é apoiada pela Divisão de Heliofísica da NASA como parte do Heliophysics System Observatory (HSO) da NASA.
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