Uma nova pesquisa da Rice University mostra que Júpiter remodelou dramaticamente o início do sistema solar. De acordo com o estudo, o planeta gigante criou anéis e grandes lacunas em seu disco protoplanetário, ajudando a resolver um mistério de longa data: por que muitos meteoritos primitivos se formaram milhões de anos após o surgimento dos primeiros materiais sólidos. O trabalho utilizou modelos hidrodinâmicos do crescimento de Júpiter combinados com simulações que rastrearam como a poeira e os planetas jovens evoluíram. Os resultados da pesquisa aparecem em progresso científico.
Os cientistas planetários André Izidoro e Baibhav Srivastava usaram simulações computacionais avançadas para descobrir que a rápida expansão inicial de Júpiter perturbou o disco de gás e poeira que rodeia o jovem Sol. A poderosa gravidade do planeta cria ondulações no disco, criando o que chamam de “engarrafamento cósmico” que impede que pequenas partículas caiam no sol. Em vez disso, estas partículas agregam-se em fitas densas, permitindo-lhes fundir-se em planetesimais, os precursores sólidos dos planetas.
A origem dos planetesimais e condritos de segunda geração
Uma descoberta importante deste estudo é que os planetesimais formados dentro destas cinturas não eram componentes originais do sistema solar. Eles fazem parte de uma geração posterior, formada numa época que coincide com o nascimento de muitos condritos, uma classe de meteoritos rochosos que contém pistas químicas e cronológicas da era mais antiga do sistema solar.
“Os condritos são como cápsulas do tempo desde o nascimento do sistema solar”, disse Izidoro, professor assistente de ciências terrestres, ambientais e planetárias na Rice University. “Eles caíram na Terra ao longo de milhares de milhões de anos, e os cientistas recolheram-nos e estudaram-nos para desvendar pistas sobre as origens do nosso universo. O mistério de longa data é: Porque é que alguns destes meteoritos se formaram tão tarde, dois a três milhões de anos após os primeiros sólidos? Os nossos resultados sugerem que o próprio Júpiter criou as condições para o seu nascimento tardio.”
Os condritos são particularmente importantes porque preservam alguns dos materiais mais primitivos disponíveis para pesquisa científica. Os meteoritos da primeira geração de objetos construtores de planetas derreteram e se deformaram, perdendo grande parte de sua estrutura original. Em contraste, os condritos retêm a poeira original do sistema solar, bem como pequenas gotículas derretidas chamadas côndrulos. A sua formação é inesperadamente tardia e tem desafiado os investigadores há décadas.
“Nosso modelo conecta duas coisas que anteriormente pareciam incompatíveis – impressões digitais isotópicas em meteoritos (que vêm em duas formas) e a dinâmica da formação planetária”, explica Srivastava. “Júpiter cresceu muito cedo, abrindo uma lacuna no disco de gás, um processo que protegeu a separação entre o material dentro e ao redor do sistema solar, preservando as suas assinaturas isotópicas únicas. Também criou novas regiões onde os planetesimais poderiam formar-se muito mais tarde.”
Como Júpiter ajudou a moldar o sistema solar interno
O estudo também lança luz sobre outro mistério: por que razão a Terra, Vénus e Marte orbitam o Sol perto de 1 UA, em vez de espiralarem para dentro, um resultado comum observado em muitos sistemas planetários em torno de outras estrelas. Ao bloquear o fluxo de gás para dentro, Júpiter impede que planetas jovens migrem em direção ao sol. Como resultado, estes mundos permanecem nas regiões terrestres onde a Terra e os seus planetas vizinhos eventualmente se formaram.
“Júpiter não só se tornou o maior planeta, como também lançou as bases para todo o sistema solar interior”, disse Izidoro. “Sem ele, provavelmente não teríamos a Terra como a conhecemos.”
As conclusões da equipa são consistentes com os padrões de anéis e lacunas agora observados nos discos de sistemas estelares jovens observados com o telescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no norte do Chile. Estas estruturas mostram como a formação de planetas gigantes remodelou os seus arredores.
“Olhando para estes discos jovens, vemos os planetas gigantes começando a se formar e a remodelar os ambientes em que nasceram”, disse Izidoro. “O nosso próprio sistema solar não é exceção. O crescimento inicial de Júpiter deixou sinais que ainda podemos ler hoje, presos dentro de meteoritos que caíram na Terra.”
Esta pesquisa foi apoiada em parte pela National Science Foundation (NSF), pela infraestrutura de rede de pesquisa em nuvem privada de Big Data financiada pela NSF e pelo Rice Research Computing Center.
