O Cinturão de Kuiper, localizado aproximadamente entre 30 e 50 unidades astronômicas (UA) do Sol, é uma zona povoada por corpos gelados chamados objetos transneptunianos. Esses objetos, que vão desde pequenos corpos até planetas anões como Plutão, representam um laboratório natural para estudar a composição e a evolução física do sistema solar externo.
Os corpos transneptunianos do Cinturão de Kuiper são compostos principalmente por misturas de gelo e materiais rochosos. A temperatura média nesta região é extremamente baixa, tipicamente entre 30 e 50 K, favorecendo a estabilidade de compostos voláteis que sublimam mais perto do Sol.
Os gelos dominantes são compostos principalmente de água (\(\mathrm{H_2O}\)), monóxido de carbono (\(\mathrm{CO}\)), dióxido de carbono (\(\mathrm{CO_2}\)), metano (\(\mathrm{CH_4}\)) e nitrogênio (\(\mathrm{N_2}\)). Esses gelos são frequentemente misturados com componentes orgânicos complexos e silicatos, formando assim uma estrutura composta.
O estudo espectroscópico no infravermelho próximo e no ultravioleta por telescópios como o Hubble, bem como os instrumentos a bordo da New Horizons, permitiu detectar e quantificar a presença desses gelos. Por exemplo, a assinatura característica do metano aparece em torno de 1,7 e 2,3 micrômetros, enquanto a da água cristalina é identificável perto de 1,5 e 2,0 micrômetros.
A abundância relativa dessas moléculas voláteis permite reconstruir a composição global e estimar a temperatura da superfície, bem como a textura do regolito que cobre esses corpos.
Os gelos em um ambiente criogênico exibem propriedades mecânicas específicas, como plasticidade e resistência à fratura, influenciadas por sua estrutura cristalina (amorfa vs. cristalina). Essas características afetam a dinâmica geológica possível, como a tectônica criovulcânica observada em certos objetos como Tritão ou Plutão.
A porosidade dos corpos, muitas vezes estimada entre 10% e 50%, desempenha um papel crucial em sua densidade aparente e evolução térmica interna. A condutividade térmica dos gelos mistos em baixas temperaturas é baixa, favorecendo um isolamento térmico significativo.
| Nome | Diâmetro | Gelo de água | Metano (CH₄) | Nitrogênio (N₂) | Rochas silicatadas | Tholins / C orgânico | Outros |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Plutão | 2.376 km | 30% | 0,5% | 1% | 65% | 2% | 1,5% |
| Caronte | 1.212 km | 60% | 0% | 0% | 35% | 3% | 2% |
| Éris | 2.326 km | 25% | 2% | 1,5% | 68% | 2% | 1,5% |
| MakeMake | 1.430 km | 20% | 2,5% | 2% | 70% | 3% | 2,5% |
| Haumea | 1.632 km | 80% | 0% | 0% | 15% | 2% | 3% |
| Orcus | 917 km | 50% | 0,5% | 0,5% | 44% | 3% | 2% |
| Quaoar | 1.110 km | 40% | 0,5% | 0,2% | 50% | 5% | 4,3% |
| Gonggong | 1.230 km | 45% | 1% | 0,5% | 48% | 3% | 2,5% |
| Sedna | 995 km | 35% | 2% | 1% | 57% | 3% | 2% |
| Ixion | 650 km | 50% | 1% | 0,5% | 44% | 3% | 1,5% |
| Varuna | 668 km | 48% | 0,5% | 0,2% | 47% | 3% | 1,3% |
| Salacia | 854 km | 52% | 0,5% | 0,3% | 43% | 3% | 1,2% |
Fonte: Síntese de dados das missões New Horizons, ocultações estelares e espectroscopia (Brown et al., 2012; Barucci et al., 2011; Kiss et al., 2019; Licandro et al., 2021).
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