segunda-feira, 14 de novembro de 2011

Terá sido expulso um planeta gigante do Sistema Solar?

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Terá existido nos primórdios do Sistema Solar um quinto planeta gigante? De acordo com um estudo recentemente publicado, muito provavelmente sim. O Sistema Solar deve ter passado por períodos verdadeiramente caóticos nos primeiros 600 milhões de anos após o seu nascimento. As evidências estão espalhadas por toda a parte, desde o registo de impactos em Mercúrio e na Lua até à atual configuração do Cinturão de Kuiper. Os modelos de formação do Sistema Solar atualmente aceitos sugerem que no início as órbitas dos quatro planetas gigantes se encontravam muito mais próximas do Sol, a menos de 15 UA. Estudos da interação dos gigantes gasosos com o disco protoplanetário mostram que Júpiter, Saturno, Netuno e Urano deverão ter migrado para as suas posições atuais devido a instabilidades dinâmicas nas suas órbitas, que terão emergido de ressonâncias orbitais entre os pares mais próximos. O resultado seria a dispersão de planetesimais para o interior e para o exterior do Sistema Solar, terminando alguns em rotas de colisão com os pequenos planetas interiores, incluindo a Terra e a Lua. Apesar destes modelos explicarem com sucesso muitas das características atuais do Sistema Solar, apresentam um problema fundamental: a lenta migração da órbita de Júpiter para o interior do Sistema Solar, devido à interação com planetesimais, conduziria à desestabilização das órbitas dos pequenos planetas interiores. Focado neste problema, David Nesvorny do Southwest Research Institute gerou várias simulações de computador dos primórdios do Sistema Solar. Numa primeira fase, testou o efeito de uma mudança mais rápida da órbita de Júpiter por interações gravitacionais com Urano e Netuno. Observou que apesar do gigante exercer uma influência mais fraca nas órbitas dos pequenos planetas interiores, provocaria uma ejeção de Urano, Netuno, ou dos dois planetas para longe da influência gravitacional do Sol. Para contornar este desfecho, Nesvorny adicionou ao modelo um quinto planeta gigante semelhante a Urano e a Netuno. O que verificou foi surpreendente. É dez vezes mais provável produzirem-se análogos ao atual Sistema Solar com uma configuração inicial que inclua cinco planetas gigantes, do que com a configuração clássica de quatro gigantes. De acordo com este novo modelo, a interação gravitacional de Júpiter com o quinto planeta provocaria a sua expulsão para fora do Sistema Solar, e dispersaria as órbitas dos quatro gigantes sobreviventes para posições semelhantes às atualmente observadas. Entretanto, os pequenos planetas interiores, incluindo a Terra, seriam poupados à destruição.

A animação mostra a evolução dos planetas gigantes do Sistema Solar num período de 50 milhões de anos (com início cerca de 20 milhões de anos antes do surgimento da instabilidade entre Júpiter e o quinto gigante). Estão representados em vermelho os cinco planetas gigantes iniciais. Reparem como a ejeção do quinto planeta provoca uma desordem generalizada, seguida de uma estabilização das órbitas dos quatro planetas restantes numa configuração muito semelhante à do atual Sistema Solar exterior.

Créditos: AstroPT

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