Como o PlanetWaves prevê ondas em Titã e noutros planetas

As ondas na Terra, regra geral, precisam de um bom empurrão para ganharem altura. Uma brisa suave mal incomoda um lago: a superfície faz pequenas ondulações, pode cintilar um pouco, e fica por aí. Noutros mundos, porém, as ondas podem comportar-se de forma muito diferente.

Em Titã, a maior lua de Saturno, uma brisa desse tipo pode ser suficiente para levantar ondas tão altas como uma casa de um andar. Parece estranho, mas a explicação está no facto de cada planeta (ou lua) ter as suas próprias “regras” físicas.

Há muito que os cientistas tentam perceber essas regras. As ondas podem parecer um fenómeno simples, mas resultam de uma combinação de factores como a gravidade, a pressão atmosférica e a composição do líquido do “oceano”. Se se alterar um destes elementos, o comportamento muda - por vezes de maneiras que surpreendem até os especialistas.

Prever ondas em planetas alienígenas

Recentemente, investigadores desenvolveram um modelo que junta todas essas variáveis. Chamaram-lhe PlanetWaves, e é a primeira ferramenta capaz de simular por completo a forma como as ondas nascem e crescem em planetas diferentes.

O modelo não se limita a introduzir a gravidade na equação. Também tem em conta a espessura da atmosfera e as características do próprio líquido, incluindo a sua densidade e viscosidade (o quão “pegajoso” é).

“Na Terra, habituamo-nos a certas dinâmicas das ondas”, disse o autor do estudo Andrew Ashton, cientista associado na Instituição Oceanográfica de Woods Hole (WHOI) e docente no Programa Conjunto MIT-WHOI.

“Mas, com este modelo, conseguimos ver como as ondas se comportam em planetas com líquidos, atmosferas e gravidade diferentes, o que pode pôr em causa a nossa intuição.”

O trabalho, liderado pela estudante de doutoramento Una Schneck e colegas do MIT, abre uma janela para lugares onde ainda não conseguimos ir. Além disso, ajuda a interpretar melhor características já observadas, mas que continuam sem explicação completa.

As ondas moldam mais do que água

As ondas não servem apenas para agitar a água. Com o tempo, esculpem linhas de costa, transportam sedimentos e podem até alterar a configuração de regiões inteiras. Na Terra, participam na formação de praias e na construção de deltas onde os rios desaguam no mar.

“Houve tentativas no passado para prever como a gravidade afecta as ondas noutros planetas”, afirmou Schneck. “Mas esses trabalhos não quantificam outros factores, como a composição do líquido que gera as ondas. Esse foi o grande salto deste projecto.”

A equipa quis perceber, desde o início, o que desencadeia uma onda. “Imagine um lago completamente imóvel”, disse Ashton. “Estamos a tentar descobrir qual é a primeira lufada que dá origem às primeiras ondulações minúsculas, até chegar a uma onda oceânica completa.”

As ondas gigantes e lentas de Titã

Titã destaca-se porque, além da Terra, é o único lugar conhecido onde existe actualmente líquido estável à superfície. Só que os seus lagos não são de água: estão cheios de metano e etano, substâncias com um comportamento muito diferente.

“Em qualquer sítio onde exista uma superfície líquida e vento a passar por cima, há potencial para se formarem ondas”, disse Taylor Perron, professor de Ciências da Terra, Atmosfera e Planetárias no MIT.

“No caso de Titã, o mais intrigante é que não temos observações directas do aspecto desses lagos. Portanto, não sabemos com certeza que tipo de ondas poderá existir lá. Agora, este modelo dá-nos uma ideia.”

De acordo com o modelo, a gravidade mais baixa de Titã e líquidos mais leves facilitam o crescimento das ondas. Mesmo um vento fraco pode gerar ondas com até cerca de 3 metros de altura.

Em vez de rebentarem rapidamente como as ondas do oceano na Terra, estas avançam de forma mais lenta - quase como se o tempo estivesse “esticado”.

“Parece um pouco como ondas altas em câmara lenta”, disse Schneck. “Se estivesse na margem desse lago, talvez sentisse apenas uma brisa suave, mas veria estas ondas enormes a deslocarem-se na sua direcção, o que não é o que esperaríamos na Terra.”

Planear para mares alienígenas agitados

Estas conclusões não são apenas uma curiosidade científica: podem influenciar a forma como exploramos outros mundos. Se um dia uma sonda espacial amarar nos lagos de Titã, terá de lidar com essas ondas grandes e lentas.

“Quer-se construir algo que consiga aguentar a energia das ondas”, disse Schneck. “Por isso, é importante saber a que tipo de ondas estes instrumentos vão estar sujeitos.”

Projectar equipamentos para essas condições pode implicar materiais mais resistentes ou geometrias diferentes, de modo a manter as sondas estáveis à superfície.

De Marte a mundos distantes de lava

O PlanetWaves não se fica por Titã. O modelo também recua no tempo até Marte, onde grandes bacias poderão ter contido água. À medida que o planeta perdeu atmosfera, a pressão do ar desceu.

Essa alteração tornou mais difícil ao vento gerar ondas, o que significa que seriam necessários ventos mais fortes para agitar a superfície.

Fora do Sistema Solar, as diferenças podem ser ainda mais extremas. Num planeta grande como o LHS 1140 b, uma gravidade mais intensa mantém as ondas mais pequenas, mesmo com a mesma força de vento da Terra. Num mundo semelhante a Vénus, com líquidos espessos e densos, as ondas têm dificuldade em formar-se.

E há ainda o caso de 55 Cancri e, um planeta que se pensa poder ter oceanos de rocha fundida. Nesse cenário, mesmo ventos a cerca de 130 km/h mal conseguiriam criar pequenas ondulações: o líquido é demasiado espesso e pesado para se mover com facilidade.

Repensar litorais alienígenas

Este tipo de modelação pode ajudar a responder a perguntas que deixam os cientistas intrigados há anos. Um exemplo é a linha de costa de Titã. Ao contrário da Terra, quase não apresenta formações de delta, apesar de haver rios que desaguam nos lagos.

“Ao contrário da Terra, onde muitas vezes existe um delta no ponto em que um rio encontra a costa, em Titã há muito poucas coisas que pareçam deltas, apesar de haver muitos rios e litorais. Poderão as ondas ser responsáveis por isto?”, disse Perron. “São este tipo de mistérios que este modelo nos vai ajudar a resolver.”

Compreender as ondas oceânicas noutros mundos pode parecer um passo pequeno. No entanto, os efeitos acumulam-se: cada pista ajuda a construir uma imagem mais nítida de como os planetas evoluem e de como diferem daquele que conhecemos melhor.

O estudo completo foi publicado na revista Revista de Investigação Geofísica: Planetas.