Você acredita que a luz solar tem a capacidade de alterar o curso dos asteroides e cometas?

Crédito da imagem: A. Angelich, NRAO / AUI / NSF

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Pode. Considere o exemplo do asteroide Bennu, que ganhou as manchetes quando a espaçonave OSIRIS-REx da NASA coletou com sucesso uma amostra de poeira de sua superfície (a espaçonave deve retornar à Terra em 2023). Bennu é conhecido, pelo menos desde 2012, por sofrer o toque delicado do que é chamado de efeito Yarkovsky. É um empurrão minúsculo em um asteroide, transmitido por nada mais do que a luz solar.

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O efeito da luz solar nos asteroides em rotação é minúsculo em contraste com as forças gravitacionais que atuam nos asteroides à medida que se movem pelo sistema solar. Mas, ao longo de muitos anos, o minúsculo efeito de impulsão da luz solar aumenta, de modo que os asteroides têm dificuldade em se manter em suas órbitas. Os asteroides rotativos variam amplamente com o tempo. É um fator que complica o cálculo dos cientistas que tentam avaliar o risco de longo prazo de asteroides nas órbitas que cruzam a Terra.

O efeito Yarkovsky - às vezes chamado de efeito Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack (YORP) - ocorre porque, assim como na Terra, o lado de um asteroide voltado para o sol é aquecido pela luz solar. No asteroide Bennu, por exemplo, um único giro leva apenas 4 horas e 17,8 minutos, então a parte da superfície do asteroide que fica de frente para o sol está constantemente mudando. Conforme o Bennu gira, ele expele continuamente o calor de seu lado iluminado pelo sol, em constante mudança. À medida que sua superfície esquenta durante a exposição ao sol e esfria na contraparte que não está exposta, Bennu emite radiação que pode agir como uma espécie de minipropulsor.

Essa pequena força é o efeito Yarkovsky. Por causa disso, descobriu-se que a rotação de Bennu está acelerando em cerca de 1 segundo por século. Em outras palavras, o período de rotação de Bennu está ficando mais curto em cerca de 1 segundo a cada 100 anos.

A animação abaixo mostra como a luz do sol altera a órbita de um asteroide em rotação por meio do efeito Yarkovsky.

O efeito Yarkovsky também altera a órbita dos asteroides. Para asteroides que giram em uma direção progressiva, isto é, o asteroide gira na mesma direção em que está orbitando - o asteroide é empurrado na direção de seu movimento orbital. O asteroide acelera e se move para uma órbita ligeiramente maior.

O oposto acontece para um asteroide girando em uma direção retrógrada, oposta ao seu movimento orbital. Um rotador retrógrado é empurrado para trás devido ao efeito Yarkovsky. Ele é efetivamente desacelerado e cai em direção ao Sol em uma órbita cada vez menor.

A equipe OSIRIS-REx explica como isso funciona no vídeo abaixo:

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Saber a órbita precisa do asteroide é essencial para um encontro de nave espacial bem-sucedido. É por isso que, para o asteroide Bennu, o alvo da missão da espaçonave OSIRIS-REx - os astrônomos observaram cada passagem próxima do asteroide e os sinais refletidos de radiotelescópios na superfície do asteroide. Ao medir o atraso no sinal de retorno, os pesquisadores foram capazes de medir com precisão a distância que o asteroide estava da Terra. Observações repetidas começando em 1999 (quando o asteroide foi descoberto) e neste século, usando os radiotelescópios Arecibo e Goldstone - revelaram o efeito Yarkovsky agindo no asteroide Bennu.

Entre 1999 e 2012 - quando uma medição do efeito Yarkovsky para o asteroide Bennu foi anunciada pela primeira vez - Bennu vagou cerca de 100 milhas (160 km). Com discrepância que foi inteiramente o resultado da radiação de calor da superfície do asteroide.

Como a proverbial tartaruga correndo contra a lebre, lento e constante é a forma como o efeito Yarkovsky se manifesta. Se você adivinhou que o impulso transmitido pela radiação é minúsculo, você está certo. O asteroide Bennu - 68 milhões de toneladas de massa, meio quilômetro de largura, está sendo empurrado por uma força igual, como disse o membro da equipe Steven Chesley em 2012, ao peso de três uvas na Terra. 

Compreender a evolução de nosso sistema solar requer levar em consideração todas as forças em jogo, não importa quão pequenas. Se o peso de três uvas pode empurrar um asteroide inteiro para fora do curso por 160 quilômetros ao longo de uma dúzia de anos, que tal mais de 1.000 anos? Ou 100.000? Ou um bilhão?

Ivan Yarkovsky (1844-1902). Imagem via Wikipedia.

O efeito Yarkovsky foi descrito pela primeira vez por um engenheiro civil russo chamado Ivan Yarkovsky por volta do ano 1900. Yarkovsky, nascido em 1844, trabalhou para a companhia ferroviária Alexandrovsk por mais de 20 anos, explorando tecnologia ferroviária. Durante esse tempo, ele também se envolveu em outras atividades científicas. Seu interesse nos movimentos dos planetas levou à publicação de um folheto descrevendo o efeito que viria a levar seu nome.

Seu trabalho teria sido perdido se não tivesse sido redescoberto por Ernst Opik e divulgado amplamente em 1951.

Nos anos desde que Yarkovsky publicou suas reflexões, os astrônomos planetários perceberam que seu efeito provavelmente mudou dramaticamente famílias inteiras de asteroides e desempenhou um papel essencial no movimento de objetos do cinturão de asteroides principal para a Terra. Na verdade, sem esse efeito, a Terra teria experimentado menos impactos de asteroides ao longo de sua história. Resta saber se alguma extinção em massa foi o resultado de apenas três uvas de pressão em um lado de uma rocha orbitando silenciosamente entre Marte e Júpiter.

A astronomia geralmente se concentra no grande, no vasto e no altamente energético. Mas às vezes, forças muito pequenas podem alterar a evolução de todo um sistema planetário. O efeito Yarkovsky é um exemplo. Um desequilíbrio na radiação de calor de um asteroide altera sua órbita.

E essa mudança pode fazer a diferença entre o status quo e a extinção em massa.

Página de título do panfleto de Ivan Yarkovsky, publicado em particular em Bryansk, Rússia em 1901. Foi aqui que o conceito de seu efeito apareceu pela primeira vez (embora em um contexto que agora é obsoleto; ele presumiu que o éter existia entre os corpos do sistema solar). Imagem via Scholarpedia.

Conclusão: um grama de força de um desequilíbrio na luz do sol pode direcionar os asteroides para dentro (ou para fora) das órbitas que cruzam a Terra. Este é o efeito Yarkovsky, um minúsculo impulso em um asteroide, transmitido por nada mais do que a luz solar. Dado o tempo suficiente, o efeito pode alterar drasticamente o layout do sistema solar.

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Referência:

The Yarkovsky effect: Pushing asteroids around with sunlight. Earth Sky, 02, nov. 2020. Disponível em: <https://earthsky.org/astronomy-essentials/the-yarkovsky-effect-pushing-asteroids-around-with-sunlight/>. Acesso em: 14, out. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.