Ciências da Terra

Objectivos da lição

• Descrever as características chave de cada um dos planetas interiores.
• Comparar cada um dos planetas interiores com a Terra e uns com os outros.

Vocabulário

• dia
• planetas interiores
• planetas interiores
• planetas terrestres
• ano

Introdução

Que provas têm os geólogos planetários para determinar a geologia dos planetas interiores? Na Terra, os cientistas podem recolher e analisar a química das amostras, fazer datação radiométrica para determinar a sua idade, e olhar para imagens de satélite para ver características de grande escala. Os Rovers aterraram em Marte e enviaram enormes quantidades de informação, mas muito do resto do que se conhece sobre os planetas interiores é de imagens de satélite.

Os planetas interiores

Os planetas interiores, ou planetas terrestres, são os quatro planetas mais próximos do Sol: Mercúrio, Vénus, Terra, e Marte. A figura abaixo mostra os tamanhos relativos destes quatro planetas interiores.

Não semelhantes aos planetas exteriores, que têm muitos satélites, Mercúrio e Vénus não têm luas, a Terra tem uma, e Marte tem duas. Naturalmente, os planetas interiores têm órbitas mais curtas à volta do Sol, e todos eles giram mais lentamente. Geologicamente, os planetas interiores são todos feitos de rocha ígnea arrefecida com núcleos de ferro, e todos têm sido geologicamente activos, pelo menos no início da sua história. Nenhum dos planetas interiores tem anéis.

Earth

Embora a Terra seja o terceiro planeta a sair do Sol, esta lição começará aqui. Sabemos muito mais sobre a Terra, portanto o que sabemos pode ser usado para comparação com os outros planetas.

Superfície e Vida da Terra

Como se pode ver em (Figura acima), a Terra tem vastos oceanos de água líquida, grandes massas de terra expostas, e uma atmosfera dinâmica com nuvens de vapor de água. A Terra também tem gelo cobrindo as suas regiões polares. A temperatura média da superfície da Terra é de 14°C (57°F). A água é um líquido a esta temperatura, mas o planeta também tem água nos seus outros dois estados, sólido e gás. Os oceanos e a atmosfera ajudam a manter a temperatura da superfície da Terra bastante estável.

Como ainda assim a Terra é o único planeta conhecido por ter vida. A presença de água líquida, a capacidade da atmosfera de filtrar a radiação nociva, e muitas outras características tornam o planeta singularmente adequado para abrigar vida. A vida e a Terra afectam agora uma à outra; por exemplo, a evolução das plantas permitiu que o oxigénio entrasse na atmosfera em quantidades suficientes para que os animais pudessem evoluir. Embora a vida não tenha sido encontrada em qualquer outra parte do sistema solar, outros planetas ou satélites podem abrigar formas de vida primitivas. A vida também pode ser encontrada noutros locais do universo.

Estrutura e Tectónica de Placas

O calor que permaneceu da acumulação do planeta, compressão gravitacional, e decaimento radioactivo permitiu que a Terra derretesse, provavelmente mais do que uma vez. Ao arrefecer subsequentemente, a gravidade puxou o metal para o centro para criar o núcleo. Rochas mais pesadas formaram o manto e rochas mais leves formaram a crosta.

A crosta da Terra está dividida em placas tectónicas, que se movem na superfície por causa do manto convectivo que se encontra abaixo. O movimento das placas causa outras actividades geológicas, tais como terramotos, vulcões, e a formação de montanhas. A localização destas características está principalmente relacionada com os limites actuais ou antigos das placas. A Terra é o único planeta conhecido por ter tectónica de placas.

Moção e Satélites da Terra

Terra gira no seu eixo uma vez por dia, por definição. A Terra orbita o Sol uma vez a cada 365,24 dias, o que é definido como um ano. A Terra tem uma grande lua, que orbita a Terra uma vez em cada 29,5 dias, um período conhecido como mês.

A lua da Terra é a única grande lua que orbita um planeta terrestre no sistema solar. A Lua está coberta de crateras; tem também grandes planícies de lava. O enorme número de crateras sugere que a superfície da Lua é antiga. Há evidências de que a Lua se formou quando um grande objecto – talvez tão grande como o planeta Marte – atingiu a Terra num passado distante (Figura abaixo).

Mercúrio

O planeta mais pequeno, Mercúrio, é o planeta mais próximo do Sol. Porque Mercúrio está tão perto do Sol, é difícil de observar a partir da Terra, mesmo com um telescópio. Contudo, a nave espacial Mariner 10, mostrada na figura abaixo, visitou Mercúrio de 1974 a 1975. A nave espacial MESSENGER tem vindo a estudar Mercúrio em detalhe desde 2005. A nave está actualmente em órbita à volta do planeta, onde está a criar mapas detalhados. MESSENGER significa Mercúrio Superfície, Ambiente Espacial, Geoquímica e Ranging.

Como mostra a figura abaixo, a superfície de Mercúrio está coberta de crateras, como a lua da Terra. Crateras de impacto antigas significam que durante milhares de milhões de anos Mercúrio não mudou muito em termos geológicos. Além disso, com muito pouca atmosfera, os processos de meteorização e erosão não desgastam estruturas no planeta.

Há muitas imagens, filmes e actividades no site MESSENGER: http://messenger.jhuapl.edu/index.php.

Ano curto, Dias longos

Mercúrio é nomeado para o deus mensageiro romano, que poderia correr extremamente rápido, tal como o planeta se move muito rapidamente na sua órbita em torno do Sol. Um ano em Mercúrio – o tempo que leva para orbitar o Sol – é apenas 88 dias terrestres.

Embora os seus anos muito curtos, Mercúrio tem dias muito longos. Um dia é definido como o tempo que um planeta leva a girar sobre o seu eixo. Mercúrio gira lentamente no seu eixo, girando exactamente três vezes para cada duas vezes que orbita o Sol. Portanto, cada dia em Mercúrio tem 57 dias terrestres. Por outras palavras, em Mercúrio, um ano é apenas um dia e meio de Mercúrio!

Temperaturas Extremas

Mercúrio está perto do Sol, por isso pode ficar muito quente. No entanto, Mercúrio não tem praticamente atmosfera, nem água para isolar a superfície, e gira muito lentamente. Por estas razões, as temperaturas na superfície de Mercúrio variam muito. Sob luz solar directa, a superfície pode ser tão quente como 427°C (801°F). No lado escuro, ou nas sombras dentro das crateras, a superfície pode ser tão fria como -183°C (-297°F)! Embora a maior parte de Mercúrio seja extremamente seco, os cientistas pensam que pode haver uma pequena quantidade de água sob a forma de gelo nos pólos de Mercúrio, em áreas que nunca recebem luz solar directa.

Um Núcleo de Metal Líquido

Figure abaixo mostra um diagrama do interior de Mercúrio. O Mercúrio é um dos planetas mais densos. É relativamente grande, núcleo líquido, feito principalmente de ferro derretido, ocupa cerca de 42% do volume do planeta.

Vénus

Nome da deusa romana do amor, Vénus é o único planeta com o nome de uma fêmea. As espessas nuvens de Vénus reflectem bem a luz solar, pelo que Vénus é muito brilhante. Quando é visível, Vénus é o objecto mais brilhante do céu, para além do Sol e da Lua. Porque a órbita de Vénus está dentro da órbita da Terra, Vénus aparece sempre perto do Sol. Quando Vénus se ergue pouco antes do Sol nascer, o objecto mais brilhante é chamado de estrela da manhã. Quando se põe logo após o pôr do Sol, é a estrela da tarde.

Dos planetas, Vénus é mais semelhante à Terra em tamanho e densidade. Vénus é também o nosso vizinho mais próximo. A estrutura interior do planeta é semelhante à da Terra, com um grande núcleo de ferro e um manto de silicato (Figura abaixo). Mas a semelhança entre os dois planetas interiores termina aqui.

P>Encontrar mais sobre Vénus na seguinte ligação: http://www.nasa.gov/worldbook/venus_worldbook.html.

Moção

Vénus gira numa direcção oposta aos outros planetas e oposta à direcção em que orbita o Sol. Esta rotação é extremamente lenta, apenas uma volta a cada 243 dias. Isto é mais longo do que um ano em Vénus – leva apenas 224 dias para orbitar o Sol.

Atmosfera Extrema

Vénus é coberto por uma espessa camada de nuvens, como se pode ver em fotografias de Vénus tiradas em comprimentos de onda ultravioleta (Figura abaixo).

As nuvens de Vénus não são feitas de vapor de água como as nuvens da Terra. As nuvens de Vénus são feitas principalmente de dióxido de carbono com um pouco de dióxido de enxofre – e também contêm ácido sulfúrico corrosivo. Como o dióxido de carbono é gás com efeito de estufa, a atmosfera retém o calor do Sol e cria um poderoso efeito de estufa. Embora Vénus esteja mais longe do Sol do que Mercúrio, o efeito de estufa faz de Vénus o planeta mais quente. As temperaturas à superfície atingem 465°C (860°F). Isso é suficientemente quente para derreter chumbo.

A atmosfera de Vénus é tão espessa que a pressão atmosférica na superfície do planeta é 90 vezes maior do que a pressão atmosférica na superfície da Terra. A atmosfera densa obscurece totalmente a superfície de Vénus, mesmo das naves espaciais que orbitam o planeta.

Superfície de Vénus

Desde que as naves espaciais não conseguem ver através da atmosfera espessa, o radar é utilizado para mapear a superfície de Vénus. Muitas características encontradas na superfície são semelhantes à Terra e no entanto são muito diferentes. A figura abaixo mostra um mapa topográfico de Vénus produzido pela sonda de Magalhães utilizando radar.

As naves espaciais em órbita utilizaram o radar para revelar montanhas, vales, e desfiladeiros. A maior parte da superfície tem grandes áreas de vulcões rodeadas por planícies de lava. De facto, Vénus tem muito mais vulcões do que qualquer outro planeta no sistema solar e alguns desses vulcões são muito grandes.

A maior parte dos vulcões já não está activa, mas os cientistas encontraram provas de que existe algum vulcanismo activo (Figura abaixo). Pense no que sabe sobre a geologia da Terra e o que produz vulcões. O que é que a presença de vulcões sugere sobre a geologia de Vénus? Que provas procuraria para encontrar as causas do vulcanismo em Vénus?

Vénus também tem muito poucas crateras de impacto em comparação com Mercúrio e a Lua. Qual é o significado disto? A Terra tem menos crateras de impacto do que Mercúrio e a Lua também. Será pela mesma razão que Vénus tem menos crateras de impacto?

É difícil para os cientistas descobrir a história geológica de Vénus. O ambiente é demasiado agreste para que um andarilho possa lá ir. É ainda mais difícil para os estudantes descobrirem a história geológica de um planeta distante com base na informação aqui dada. Ainda assim, podemos juntar algumas coisas.

Na Terra, o vulcanismo é gerado porque o interior do planeta é quente. Grande parte da actividade vulcânica é causada pela actividade tectónica das placas. Mas em Vénus, não há evidência de limites de placas e as características vulcânicas não se alinham da forma como se alinham nos limites das placas.

Porque a densidade das crateras de impacto pode ser usada para determinar a idade da superfície de um planeta, o pequeno número de crateras de impacto significa que a superfície de Vénus é jovem. Os cientistas pensam que a superfície de Vénus é frequentemente reaparecida em todo o planeta, com vulcanismo a ter lugar em muitos locais. A causa é o calor que se acumula abaixo da superfície que não tem escape até que finalmente destrói a crosta e resulta em vulcões.

Mars

Mars é o quarto planeta a partir do Sol, e o primeiro planeta além da órbita da Terra (Figura abaixo). Marte é um planeta bastante diferente da Terra e, no entanto, mais semelhante do que qualquer outro planeta. Marte é mais pequeno, mais frio, mais seco, e parece não ter vida, mas os vulcões são comuns aos dois planetas e Marte tem muitos.

Mars é fácil de observar, pelo que Marte foi estudado mais profundamente do que qualquer outro planeta extraterrestre. Sondas espaciais, rovers, e satélites em órbita têm fornecido informação aos geólogos planetários. Embora nenhum ser humano tenha alguma vez posto os pés em Marte, tanto a NASA como a Agência Espacial Europeia estabeleceram objectivos de enviar pessoas a Marte entre 2030 e 2040.

p>Conheça tudo o que quer saber sobre Marte em http://mars.jpl.nasa.gov/extreme/.

Esta imagem de Marte, tirada pelo Telescópio Espacial Hubble em Outubro de 2005, mostra a cor vermelha do planeta, uma pequena calota de gelo no pólo sul, e uma tempestade de pó.

Um Planeta Vermelho

Vista da Terra, Marte é de cor avermelhada. Os antigos gregos e romanos deram ao planeta o nome do deus da guerra. Mas a superfície não é vermelha de sangue mas de grandes quantidades de óxido de ferro no solo.

A atmosfera marciana é muito fina em relação à da Terra e tem uma pressão atmosférica muito mais baixa. Embora a atmosfera seja constituída principalmente por dióxido de carbono, o planeta tem apenas um fraco efeito de estufa, pelo que as temperaturas são apenas ligeiramente mais elevadas do que se o planeta não tivesse atmosfera.

Características da superfície

Mars tem montanhas, desfiladeiros, e outras características semelhantes à Terra. Algumas destas características de superfície são espantosas pelo seu tamanho! Olympus Mons é um vulcão-escudo, semelhante aos vulcões que compõem as ilhas havaianas. Mas o Olympus Mons é também a maior montanha do sistema solar (Figura abaixo).

Mars também tem o maior desfiladeiro do sistema solar, Valles Marineris (Figura abaixo).

Mars tem mais crateras de impacto do que a Terra, embora menos do que a Lua. Um vídeo comparando as características geológicas de Marte e da Terra é visto aqui: Mars tectonics video http://news.discovery.com/videos/space-3-questions-mars-tectonics.html

Is There Water on Mars?

A água não pode permanecer em forma líquida em Marte porque a pressão atmosférica é demasiado baixa. Contudo, há muita água sob a forma de gelo e até mesmo calotas de gelo proeminentes (Figura abaixo). Os cientistas também pensam que existe muito gelo de água mesmo debaixo da superfície marciana. Este gelo pode derreter quando os vulcões entram em erupção, e a água pode fluir temporariamente através da superfície.

Os cientistas pensam que a água uma vez fluiu sobre a superfície marciana porque existem características da superfície que se assemelham a desfiladeiros de água (Figura abaixo). A presença de água em Marte, apesar de agora estar congelada como gelo, sugere que poderia ter sido possível a existência de vida em Marte no passado.

Duas Luas Marcianas

Mars tem duas luas muito pequenas que são corpos rochosos irregulares (Figura abaixo). Fobos e Deimos têm o nome de personagens da mitologia grega – os dois filhos de Ares, que seguiram o seu pai na guerra. Ares é equivalente ao deus romano Marte.

KQED: Procura da Vida em Marte

O Laboratório de Ciência de Marte foi lançado a 26 de Novembro de 2011 e irá procurar qualquer prova de que o Planeta Vermelho já foi capaz de suportar vida. A curiosidade é um rover do tamanho de um carro que está a vasculhar o planeta vermelho em busca de pistas; aterrou em Agosto de 2012. Saiba mais em:http://science.kqed.org/quest/video/searching-for-life-on-mars/.

Lesson Summary

• Os quatro planetas interiores, ou planetas terrestres, têm superfícies sólidas e rochosas.
• Earth, o terceiro planeta do Sol, é o único planeta com grandes quantidades de água líquida, e o único planeta conhecido para suportar vida. A Terra tem uma grande lua redonda.
• Mercúrio é o planeta mais pequeno e é o mais próximo do Sol. Com a sua atmosfera extremamente fina, Mercúrio tem uma grande amplitude térmica. Tal como a Lua, está coberta de crateras.

li>Venus é o segundo planeta do Sol e o planeta mais próximo da Terra, em distância e em tamanho. Com a sua atmosfera espessa e corrosiva, a temperatura superficial é extremamente elevada.li>Venus tem zonas montanhosas, bem como vulcões rodeados por planícies de lava.

• Mars é o quarto planeta a partir do Sol. Marte é de cor avermelhada e tem a maior montanha e o maior desfiladeiro do sistema solar. Tem duas pequenas luas.

li>Gelo de água encontra-se nas calotas polares e debaixo da superfície de Marte.

Perguntas de revisão

1. Nomear os planetas interiores a partir do Sol para fora. Depois nomeie-os do menor para o maior.

2. Porque é que as temperaturas em alguns planetas variam muito? Porque é que algumas temperaturas são muito menos variáveis?

3. Porque é que Vénus tem temperaturas mais altas que Mercúrio?

4. Como são feitos os mapas de Vénus?

5. Diga duas formas principais em que a Terra é diferente de qualquer outro planeta?

6. Porque é que Marte é vermelho?

7. Suponha que está a planear uma missão a Marte. Identifique dois locais onde possa obter água no planeta. Porque é que isto é importante?

Outras Leituras / Links Suplementares

Pontos a Considerar

• Os primeiros humanos podem chegar a Marte nas próximas décadas. Que condições irão enfrentar? Porque pensa que vamos a Marte em vez de Mercúrio ou Vénus?
• Porque é que os quatro planetas interiores são chamados planetas terrestres? Como poderia ser um planeta se não fosse um planeta terrestre?