Como o PlanetWaves prevê ondas em Titan e noutros mundos

As ondas na Terra, regra geral, precisam de um impulso razoável para ganharem altura. Uma brisa fraca mal altera um lago: surgem pequenas ondulações, talvez algum brilho na superfície, e pouco mais. Noutros mundos, porém, as ondas podem comportar-se de forma muito diferente.

Em Titan, a maior lua de Saturno, uma brisa semelhante poderia levantar ondas com a altura de um edifício de um piso. Parece estranho, mas a explicação está no facto de cada mundo ter as suas próprias “regras” físicas.

Há muito que os cientistas tentam decifrar essas regras. As ondas podem parecer simples, mas resultam de uma combinação de factores como a gravidade, a pressão atmosférica e a composição do líquido do oceano. Basta alterar um destes elementos para o comportamento mudar de maneiras que surpreendem até especialistas.

Prever ondas em planetas alienígenas

Recentemente, investigadores construíram um modelo que reúne todos esses factores. Chamaram-lhe PlanetWaves, e é a primeira ferramenta capaz de simular por completo como as ondas nascem e crescem em diferentes planetas.

O PlanetWaves não se limita à gravidade. O modelo também integra a espessura da atmosfera e as características do próprio líquido, incluindo a sua densidade e “viscosidade” (o quão “pegajoso” ou resistente ao movimento é).

“Na Terra, habituamo-nos a certas dinâmicas das ondas”, disse o autor do estudo Andrew Ashton, cientista associado na Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) e docente do 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 desafiar a nossa intuição.”

O trabalho, liderado pela estudante de pós-graduação Una Schneck e por colegas no MIT, abre uma janela para lugares a que ainda não conseguimos chegar. Ao mesmo tempo, ajuda a interpretar características que já observámos, mas que continuam sem explicação completa.

As ondas moldam mais do que a água

As ondas fazem mais do que simplesmente deslocar água. Ao longo do tempo, remodelam linhas de costa, transportam sedimentos e podem até alterar a configuração de regiões inteiras. Na Terra, contribuem para escavar praias e para formar deltas onde os rios encontram o mar.

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

A equipa quis perceber o que, afinal, dá início a uma onda. “Imagine um lago completamente parado”, disse Ashton. “Estamos a tentar descobrir o primeiro sopro que desencadeia as primeiras ondulações minúsculas, até chegar a uma onda oceânica completa.”

As ondas gigantes e lentas de Titan

Titan destaca-se por ser o único lugar, além da Terra, onde se sabe que existe líquido estável à superfície neste momento. Só que os seus lagos não são de água: estão cheios de metano e etano, substâncias com comportamentos muito diferentes.

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

“Em Titan, o aspecto mais tentador é que não temos observações directas de como são estes lagos. Por isso, não sabemos com certeza que tipo de ondas pode existir lá. Agora, este modelo dá-nos uma ideia.”

Segundo o modelo, a gravidade mais baixa de Titan e os líquidos mais leves facilitam o crescimento das ondas. Mesmo um vento suave pode gerar ondas com até cerca de 3 metros de altura.

E não rebentam rapidamente como as ondas do oceano na Terra. Em vez disso, deslocam-se de forma mais lenta, quase como se o tempo tivesse abrandado.

“Parece uma espécie de ondas altas a moverem-se em câmara lenta”, disse Schneck. “Se estivesse na margem deste lago, poderia sentir apenas uma brisa suave, mas veria estas ondas enormes a avançarem na sua direcção, o que não é aquilo que esperaríamos na Terra.”

Planear para mares alienígenas agitados

Estas conclusões não servem apenas para alimentar a curiosidade. Podem influenciar a forma como exploramos outros mundos. Se um dia uma nave espacial amarar nos lagos de Titan, terá de lidar com essas ondas oceânicas grandes e lentas.

“Seria preciso construir algo que consiga aguentar a energia das ondas”, disse Schneck. “Por isso, é importante saber contra que tipo de ondas estes instrumentos vão ter de se bater.”

Projectar para estas condições pode implicar materiais mais resistentes ou geometrias diferentes que ajudem as sondas a manterem-se estáveis à superfície.

De Marte a mundos distantes de lava

O modelo não se fica por Titan. Também recua no tempo para olhar para Marte, onde grandes bacias poderão ter albergado água. À medida que o planeta foi perdendo a atmosfera, a pressão do ar diminuiu.

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

Fora do nosso sistema solar, as diferenças tornam-se ainda mais extremas. Num planeta grande como LHS 1140 b, a gravidade mais intensa mantém as ondas mais pequenas, mesmo com a mesma força de vento que na 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 derretida. Aí, até ventos a cerca de 130 km/h mal conseguiriam criar ondulações. O líquido é demasiado espesso e pesado para se mover com facilidade.

Repensar as linhas de costa alienígenas

Este tipo de modelação pode ajudar a responder a perguntas que intrigam os cientistas há anos. Um exemplo é a linha de costa de Titan. Ao contrário da Terra, tem muito poucas formações de delta, apesar de existirem rios a desaguar nos seus lagos.

“Ao contrário da Terra, onde muitas vezes existe um delta quando um rio encontra a costa, em Titan há muito poucas coisas que pareçam deltas, apesar de haver muitos rios e costas. 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. Mas os avanços acumulam-se. Cada nova pista ajuda a construir uma imagem mais clara de como os planetas evoluem e de como diferem daquele que conhecemos melhor.

O estudo completo foi publicado na revista Journal of Geophysical Research: Planets.