Durante anos, os astrónomos suspeitaram que o nosso sistema solar pode ter perdido pelo menos um mundo em algum momento da sua história de 4,5 mil milhões de anos. Agora, uma nova investigação sugere que as luas de Júpiter e Urano podem de facto sugerir a existência de um terceiro gigante gelado que já esteve localizado perto do nosso planeta.
Há evidências de que entre 3 bilhões e 4 bilhões de anos atrás, sistema solarOs maiores planetas podem ter órbitas mais próximas de sol (e uns aos outros) eram mais importantes do que hoje. Também mostra nossos quatro planetas gigantes— Júpiter, Urano, Saturno e Netuno – Mudar gradualmente para a trajetória atual devido a uma série de interações entre si gravidade.
Com isto em mente, os investigadores realizaram algumas simulações para explorar como toda esta disputa por posição pode ter afetado as luas de Júpiter e Urano, e os resultados mostraram que as luas de ambos os planetas sobreviveram porque um dos planetas gigantes não sobreviveu.
A história potencial do sistema solar
Clement e os seus colegas realizaram simulações computacionais de 122 versões possíveis do início do Sistema Solar exterior, utilizando diferentes combinações iniciais de planetas e diferentes cenários de padrões de migração mundial. Eles executaram cada versão simulada da história do sistema solar várias vezes e registraram quais versões tinham maior probabilidade de produzir algo parecido com o sistema solar exterior que conhecemos hoje. Os pesquisadores estão particularmente interessados nas luas do gigante gasoso Júpiter e do gigante gelado Urano.
“Pensa-se que os encontros planetários e as alterações orbitais resultantes desempenham um papel fundamental na formação de muitas populações de pequenos objetos em todo o sistema solar”, escreveram Clement e os seus colegas no seu artigo recente.
Outras equipes de astrônomos também procuram pistas sobre os movimentos orbitais dos planetas gigantes. asteróide e outros pequenos objetos, estude-os como pegadas para reconstruir como foram empurrados ou puxados para suas órbitas atuais pela gravidade do planeta gigante em movimento. As luas de Júpiter e Urano fornecem um conjunto de pistas particularmente bom, uma vez que podem ter estado em órbitas mais ou menos atuais em torno dos seus planetas durante a maior parte da história do nosso sistema solar. As luas de Júpiter estão em uma série de ressonâncias orbitais que só podem ser formadas por luas que se puxam suavemente umas contra as outras durante longos períodos de tempo, e os registros de crateras também indicam que as luas de Júpiter são muito, muito antigas.
Vivemos em um sistema solar improvável
Acontece que Júpiter e Urano têm sorte de ter seu séquito de satélites.
Em menos de 15% das simulações, as luas de Júpiter sobreviveram apenas à era da migração gigante; As luas de Urano tinham apenas uma taxa de sobrevivência de 9%.
Na verdade, os cenários que funcionam bem para um conjunto de luas muitas vezes funcionam mal para outro: em simulações que começam com dois gigantes de gelo adicionais, as luas de Júpiter têm mais hipóteses, enquanto as luas de Urano têm mais hipóteses de sobreviver quando existe apenas um gigante de gelo, mas maior. A chance de os satélites de duas estrelas gigantes sobreviverem nas mesmas condições é de apenas cerca de 1%.
Clement e os seus colegas descobriram que havia apenas dois cenários em que as luas de ambos os planetas sobreviveram, sendo que ambos continham inicialmente um gigante de gelo adicional.
“O sistema solar é o resultado de uma evolução improvável e instável”, escreveram Clement e seus colegas. Em outras palavras, imagine o Doutor Estranho segurando dois dedos severamente durante uma cena de campo de batalha em Doutor Estranho. Vingadores: Guerra Infinita.
O gigante de gelo secreto e há muito perdido do nosso sistema solar
No cenário mais provável, o sistema solar começou com cinco planetas gigantes: os quatro que conhecemos e amamos hoje, mais um gigante de gelo adicional – uma espécie de Pete Melhor planeta. Em algum momento durante os primeiros mil milhões de anos do Sistema Solar, a migração de Júpiter levou-o a cerca de 7 milhões de quilómetros de distância do infeliz gigante gelado, dando-lhe impulso gravitacional suficiente para atingir a velocidade de escape. Esse gigante de gelo há muito perdido ainda pode estar à deriva em algum lugar do espaço interestelar, frio e solitário.
A expulsão dos gigantes gelados do sistema solar não poupou as luas de Júpiter e Urano de um destino semelhante. Mas o facto de o gigante gelado estar lá alterou as trajetórias de migração dos outros quatro planetas o suficiente para salvar Urano de um contacto moderadamente próximo com a atração gravitacional de outro mundo gigante – e tornar este ciclo de migração mais curto do que teria sido de outra forma.
O encontro próximo de Júpiter com o gigante de gelo há muito perdido foi suficiente para perturbar as órbitas das suas luas, perturbando aquela cadeia organizada de ressonâncias orbitais, mas não o suficiente para fazer com que colidissem umas com as outras ou para as atirar para o espaço interplanetário (Clement e os seus colegas acreditam que deveria ser dado tempo para regressarem gradualmente à ressonância). Entretanto, Urano e as suas luas podem ter sofrido pelo menos dois grandes abalos: um quando um objeto colidiu com o planeta e o derrubou de lado, e outro durante a migração de planetas gigantes. Mas embora ambos os eventos possam ter causado colisões violentas entre satélites, não foram fortes o suficiente para perturbar completamente o sistema.
Talvez nunca saibamos os detalhes
Durante as suas simulações, Clement e os seus colegas testaram várias coisas, variando o número e a massa dos planetas gigantes no Sistema Solar, as suas órbitas iniciais e a massa total dos objetos na Cintura de Kuiper – mas “o parâmetro mais relevante para a mudança foi o número inicial de gigantes de gelo”, escreveram.
No entanto, Clement e os seus colegas salientam que a simulação que utilizaram, o chamado “modelo de Nice”, é estocástica, o que significa que, uma vez que os objectos em movimento começam a interagir, existe um elemento de aleatoriedade envolvido no que acontece. Isso significa que suas simulações provavelmente não recriaram exatamente o que aconteceu – apenas uma ideia aproximada.
“As instabilidades nas simulações da literatura provavelmente não incluem a sequência precisa de encontros necessária para reproduzir com precisão todos os aspectos do sistema solar”, escreveram os investigadores. Mas as simulações sugerem fortemente um contorno geral, como a presença de outro planeta, agora perdido no vazio.
O cientista planetário da Johns Hopkins, Matthew Clement, e colegas publicam suas descobertas Na revista Ícaro.
