Densidade média de planeta

Densidade planetária e composição global

A densidade média é só massa dividida por volume. Tome o planeta como uma esfera de raio r e massa M e você chega em ρ = M / V = M / (4/3 · π · r³). Coloque esse número em g/cm³ e as famílias de objetos do Sistema Solar quase se organizam sozinhas. Mundos rochosos e metálicos se agrupam entre 3–6 g/cm³. Os gigantes de gelo ficam perto de 1–2. Os gasosos escorregam para baixo de 1,5.

Alguns valores de referência para ter à mão: Terra 5,51, Mercúrio 5,43, Vênus 5,24, Marte 3,93, Lua 3,34, Júpiter 1,33, Saturno 0,69 (menos denso que a água, então em princípio flutuaria se você achasse um oceano grande o bastante), Urano 1,27, Netuno 1,64. O que chama atenção é Mercúrio, denso demais para algo tão pequeno. Isso aponta para um núcleo de ferro superdimensionado, perto de 60% da massa do planeta, e sugere um impacto gigante em algum momento da sua história.

Aplicações

Quando os astrônomos encontram um exoplaneta, a densidade é a primeira coisa a que recorrem para adivinhar do que ele é feito. A fotometria de trânsito entrega o raio, a velocidade radial ou a variação de tempos de trânsito dá a massa, e os dois juntos produzem ρ. Por volta de 5 g/cm³ e você provavelmente está diante de uma super-Terra rochosa. Mais perto de 1,5 e pode ser um mundo de água ou um planeta envolto em um espesso envelope de H/He. Abaixo de 1 g/cm³ — os “planetas inchados” como Kepler-7b — você vê uma atmosfera dilatada pelo calor da estrela hospedeira.

Perguntas frequentes

Saturno realmente flutuaria? No papel, pela densidade média, sim. Na prática não passa de um experimento mental. Saturno não tem superfície sólida; é quase todo hidrogênio sob pressão esmagadora, e simplesmente se desmancharia em qualquer oceano que você imaginasse para ele.

Por que Mercúrio tem densidade tão alta? A explicação mais aceita é um impacto gigante no início da sua história que arrancou boa parte do manto silicático, deixando um planeta dominado pelo núcleo de ferro.

Densidade média é a mesma do núcleo? Não, e a diferença é grande. A densidade média junta núcleo, manto e atmosfera num único número. O núcleo terrestre fica em torno de 13 g/cm³ e a crosta em torno de 2,7, então os 5,51 g/cm³ são a média do planeta inteiro, e não de uma camada qualquer.