Neptuno

Estrutura

Massa e composição

Com 10,243×1025 kg, a massa de Netuno coloca o planeta entre a Terra e os maiores gigantes do gás; Netuno tem 17 massas terrestres, mas apenas 1/18 da massa de Júpiter. Netuno e Urano são freqüentemente considerados parte de uma subclasse de gigantes de gás conhecidos como "gigantes do gelo", dado seu tamanho menor e grandes diferenças na composição em relação a Júpiter e Saturno. Na busca de planetas extra-solares, Netuno tem sido usado como referência para determinar o tamanho e a estrutura do planeta descoberto. Alguns planetas descobertos que possuem massas semelhantes como Netuno são freqüentemente chamados de "Netuno". apenas astrônomos se referem a vários "Jupiters" extra-solares.

A atmosfera de Netuno é composta principalmente de hidrogênio, com uma quantidade menor de hélio. Uma pequena quantidade de metano também é detectada na atmosfera. Faixas importantes de absorção de metano ocorrem em comprimentos de onda acima de 600 nm, na porção vermelha e infravermelha do espectro. Esta absorção da luz vermelha pelo metano atmosférico dá ao Netuno sua tonalidade azul.

Como Netuno orbita tão longe do Sol, ele recebe muito pouco calor com as regiões mais altas da atmosfera a -218 °C (55 K). Mais profundamente dentro das camadas de gás, no entanto, a temperatura sobe lentamente. Como Urano, a fonte deste aquecimento é desconhecida, mas as diferenças são maiores: Netuno é o planeta mais distante do Sol, mas sua energia interna é suficientemente forte para criar os ventos mais rápidos vistos no Sistema Solar. Várias explicações possíveis foram sugeridas, incluindo o aquecimento radiogênico a partir do núcleo do planeta, a radiação contínua para o espaço do calor restante feito pela infusão dematéria durante o nascimento do planeta, e as ondas de gravidade quebrando acima da tropopausa.

Pensa-se que a estrutura do interior de Netuno é muito semelhante à estrutura do interior de Urano. É provável que haja um núcleo, que se pensa ser cerca de 15 massas terrestres, compostas de rocha fundida e metal cercado por uma mistura de rocha, água, amoníaco e metano. As fortes pressões mantêm a parte gelada desta mistura circundante como sólida, apesar das grandes temperaturas perto do núcleo. A atmosfera, que se estende de 10 a 20% do caminho em direção ao centro, é principalmente hidrogênio e hélio em altas altitudes. Mais misturas de metano, amoníaco e água são encontradas nas áreas mais baixas da atmosfera. Muito lentamente esta área mais escura e quente se mistura com o interior líquido superaquecido. A pressão no centro de Netuno é milhões de vezes maior do que aquela na superfície da Terra. Comparando sua velocidade de rotação com seu grau de oblação, mostra que tem sua massa menos concentrada em direção ao centro, ao contrário de Urano.

Clima e campo magnético

Uma diferença entre Netuno e Urano é o nível de atividade meteorológica que foi observado (visto ou medido). Quando a nave espacial Voyager voou por Urano em 1986, observou-se que os ventos naquele planeta eram suaves. Quando a Voyager voou por Neptuno em 1989, foram observados poderosos eventos meteorológicos. O clima de Netuno tem sistemas de tempestade extremamente ativos. Sua atmosfera tem a maior velocidade de vento do sistema solar, que se pensa ser alimentada pelo fluxo de calor interno. Ventos regulares na região equatorial têm velocidades de cerca de 1.200 km/h (750 mph), enquanto ventos em sistemas de tempestade podem atingir até 2.100 km/h, velocidades quase supersônicas.

Em 1989, o Great Dark Spot, um sistema de tempestade ciclônica do tamanho da Eurásia, foi descoberto pela nave espacial Voyager 2 da NASA. A tempestade se parecia com a Grande Mancha Vermelha de Júpiter. Entretanto, em 2 de novembro de 1994, o Telescópio Espacial Hubble não viu a Grande Mancha Escura no planeta. Ao invés disso, uma nova tempestade semelhante à Grande Mancha Escura foi encontrada no hemisfério norte do planeta. A razão pela qual a Grande Mancha Escura desapareceu é desconhecida. Uma teoria possível é que a transferência de calor do núcleo do planeta perturbou o equilíbrio atmosférico e os padrões de circulação existentes. A Scooter é outra tempestade, um grupo de nuvens brancas mais ao sul do que a Grande Mancha Escura. Seu apelido foi dado quando foi notado pela primeira vez nos meses que antecederam o encontro da Voyager em 1989: ela se moveu mais rápido do que o Grande Ponto Escuro. Imagens posteriores mostraram nuvens que se moviam ainda mais rápido que a Scooter. O Olho do Feiticeiro/Ponto Negro 2 é outra tempestade ciclônica do sul, a segunda tempestade mais forte vista durante o encontro de 1989. Originalmente era completamente escura, mas conforme a Voyager se aproximava do planeta, um núcleo brilhante se desenvolveu e é visto na maioria das imagens de maior resolução.

Ao contrário de outros gigantes do gás, a atmosfera de Netuno mostra a presença de nuvens altas fazendo sombras em um convés de nuvens espessas abaixo. Embora a atmosfera de Netuno seja muito mais ativa do que a de Urano, ambos os planetas são compostos pelos mesmos gases e gelos. Urano e Netuno não são exatamente o mesmo tipo de gigantes de gás como Júpiter e Saturno, mas sim gigantes de gelo, o que significa que têm um núcleo sólido maior e também são feitos de gelo. Netuno é muito frio, com temperaturas tão baixas quanto -224 °C (-372 °F ou 49 K) registradas no topo das nuvens em 1989.

Netuno também tem semelhanças com Urano em sua magnetosfera, com um campo magnético fortemente inclinado em relação a seu eixo de rotação a 47° e com desvio de pelo menos 0,55 raios (cerca de 13.500 quilômetros) do centro físico do planeta. Comparando os campos magnéticos dos dois planetas, os cientistas pensam que o curso extremo pode ser característico dos fluxos no interior do planeta e não o resultado do movimento de rotação lateral de Urano. ^[]

Anéis de Netuno

Anéis muito pequenos de cor azul foram descobertos ao redor do planeta azul, mas não são tão conhecidos como os anéis de Saturno. Quando estes anéis foram descobertos por uma equipe liderada por Edward Guinan, originalmente eles pensavam que os anéis poderiam não ser anéis completos. No entanto, isto foi provado como errado pela Voyager 2. Os anéis planetários de Netuno têm um estranho arranjo "desajeitado". Embora a causa seja atualmente desconhecida, mas alguns cientistas pensam que pode ser devido ao contato gravitacional com pequenas luas que orbitam perto delas. ^[]

A prova de que os anéis estão incompletos começou em meados dos anos 80, quando se descobriu que a ocultação estelar raramente mostrava um "piscar de olhos" extra, pouco antes ou depois de o planeta ter ocultado a estrela. Fotos da Voyager 2 em 1989 resolveram o problema, quando foi descoberto que o sistema de anéis tinha vários anéis fracos. O anel mais distante, Adams, tem três anéis famosos agora chamados Liberté, Egalité e Fraternité (Liberty, Equality, and Fraternity).

A existência de arcos é muito difícil de entender porque as leis do movimento predizeriam que os arcos se espalhariam em um único anel em um tempo muito curto. Pensa-se agora que os efeitos gravitacionais da Galatea, uma lua que se encontra no interior do anel, tenham criado os arcos.

Vários outros anéis foram descobertos pelas câmeras Voyager. Também com o fino Anel Adams a cerca de 63.000 km do centro de Netuno, o Anel Leverrier está a 53.000 km e o maior e menor Anel Galle está a 42.000 km. Uma expansão muito pequena para fora do Anel Leverrier foi chamada Lassell; ele é cercado em sua borda externa pelo Anel Arago a 57.000 km.

Novas observações baseadas na Terra publicadas em 2005 pareceram mostrar que os anéis de Netuno são muito mais instáveis do que se pensava antes. Para ser exato, parece que o anel Liberté pode desaparecer talvez rapidamente em menos de 100 anos. As novas observações parecem confundir nossa compreensão dos anéis de Netuno com muita confusão.

As Luas de Netuno

Neptuno tem um total de 14 luas conhecidas. Como Netuno era o deus romano do mar, as luas do planeta receberam o nome de deuses marinhos menores ou deusas. A maior, e a única grande o suficiente para ter a forma de uma esfera é Triton, (pronuncia-se:ˈtraɪtən) descoberta por William Lassell apenas 17 dias após a descoberta do próprio Netuno. Ao contrário de todas as outras grandes luas planetárias, Triton tem uma órbita retrógrada, mostrando que a lua provavelmente foi capturada, e talvez já tenha sido um objeto da cintura de Kuiper. Ela está suficientemente próxima de Netuno para ser trancada em uma órbita síncrona, e está se movendo lentamente para Netuno e um dia será dilacerada quando passar o limite do Roche. O Tritão é o objeto mais frio que foi medido no sistema solar, com temperaturas de -235 °C (38 K, -392 °F). Seu diâmetro é de 2700 km (80% da Lua da Terra, Luna), sua massa é de 2,15×1022 kg (30% de Luna), seu diâmetro orbital é de 354.800 km (90% de Luna) e seu período orbital é de 5.877 dias (20% de Luna).

A segunda lua conhecida de Netuno (por ordem de distância), a estranha lua Nereid, tem uma das órbitas mais incomuns de qualquer satélite no sistema solar.

De julho a setembro de 1989, a Voyager 2 descobriu seis novas luas de Netuno. Destas, a Proteus em forma de grumos é o maior objeto conhecido que não foi moldado em uma esfera por sua própria gravidade. Embora seja a segunda lua Neptuniana mais maciça, tem apenas um quarto de um por cento da massa de Tritão. As quatro luas mais próximas de Netuno, Naiad, Thalassa, Despina e Galatea, orbitam suficientemente perto para estarem dentro dos anéis de Netuno.

O mais distante, Larissa foi originalmente descoberto em 1981, quando tinha ocultado uma estrela. A lua foi creditada por causar os arcos de anel de Netuno quando a Voyager 2 observou Netuno em 1989. Cinco novas luas incomuns descobertas entre 2002 e 2003 foram anunciadas em 2004. A última lua foi descoberta ao examinar as imagens do Telescópio Hubble em 16 de julho de 2013. Tem apenas 12 milhas de diâmetro, o que lhe permite escapar da detecção mesmo pela nave espacial Voyager 2.

Observação

Netuno não pode ser visto a olho nu somente, já que o brilho normal de Netuno está entre as magnitudes +7,7 e +8,0, o que pode ser superado pelas luas galiléias de Júpiter, o planeta anão Ceres e os asteróides 4 Vesta, 2 Pallas, 7 Iris, 3 Juno e 6 Hebe. Um telescópio ou binóculo forte mostrará Netuno como um pequeno ponto azul, semelhante em aparência a Urano. A cor azul vem do metano em sua atmosfera. Seu pequeno tamanho óbvio tornou difícil o estudo visual; a maioria dos dados telescópicos era bastante limitada até a chegada do Telescópio Espacial Hubble e dos grandes telescópios terrestres com ótica adaptativa.

Com um período orbital (período sideral) de 164,88 anos julianos, Netuno logo retornará (para descoberta) ao mesmo lugar no céu onde foi descoberto em 1846. Isto acontecerá três vezes diferentes, também com uma quarta em que estará muito perto de estar nessa posição. Estes são 11 de abril de 2009, quando estará em movimento progressivo; 17 de julho de 2009, quando estará em movimento retrógrado; e 7 de fevereiro de 2010, quando estará em movimento progressivo. Também estará muito próximo de estar no mesmo ponto desde a descoberta de 1846 no final de outubro até o início do meio de novembro de 2010, quando Netuno passará do movimento retrógrado para o movimento direto no grau exato da descoberta de Netuno e então parará por um momento ao longo do eclíptico dentro de 2 minutos de arco naquele ponto (mais próximo em 7 de novembro de 2010). Esta será a última vez durante aproximadamente os próximos 165 anos que Netuno estará em seu ponto de descoberta.

Isto é explicado pela idéia de retrogradação. Como todos os planetas e asteróides do Sistema Solar além da Terra, Netuno passa por uma retrogradação em certos pontos durante seu período sinódico. Além do início da retrogradação, outros eventos dentro do período sinódico incluem a oposição astronômica, o retorno ao movimento de progressão e a conjunção com o Sol.

Em sua órbita ao redor do Sol, Netuno retornou ao seu ponto original de descoberta em agosto de 2011.

Exploração

Atualmente, apenas uma nave espacial visitou Neptuno. A sonda Voyager2 da NASA fez um rápido vôo do planeta com seu encontro mais próximo em 25 de agosto de 1989, e foi o último planeta a ser visitado por pelo menos uma nave espacial.

Algumas das descobertas importantes da Voyager 2 foram seu vôo muito próximo de Triton, onde tirou fotos de várias partes da lua. A sonda também descobriu o Grande Ponto Escuro, embora agora tenha desaparecido depois que o Telescópio Espacial Hubble tirou fotos de Netuno, em 1994. Originalmente pensado como sendo uma grande nuvem ou um sistema de tempestade ciclônica, mais tarde foi adivinhado como sendo apenas um buraco no convés das nuvens visíveis.

Neptuno acabou tendo os ventos mais fortes de todos os gigantes de gás do sistema solar. Nas regiões externas do sistema solar, onde o Sol brilha mais de 1000 vezes mais fraco que na Terra (ainda muito brilhante com uma magnitude de -21), o último dos quatro gigantes aconteceu como os cientistas realmente esperavam. Pode-se pensar que quanto mais distante um planeta estiver do Sol, menos energia e calor haveria para criar e manter os ventos muito fortes ao redor. Os ventos em Júpiter já eram de centenas de quilômetros por hora. Em vez de ver ventos mais lentos, os cientistas encontraram ventos mais rápidos (mais de 1600 km/h) em Neptuno mais distante.

Um palpite possível para a causa das velocidades mais rápidas do vento é que se for produzida energia suficiente, cria-se turbulência, que retarda os ventos (como os de Júpiter). Em Netuno, porém, há tão pouca energia solar que uma vez que os ventos são iniciados, eles encontram muito pouca resistência, e são capazes de manter velocidades muito altas. De qualquer forma, Netuno fornece mais energia do que recebe do Sol, e a fonte interna de energia destes ventos permanece indeterminada.

As fotos enviadas de volta à Terra pela Voyager 2 em 1989 se tornaram a base de um programa PBS para toda a noite chamado Neptune All Night.