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A família extensa de Júpiter? Um bilhão ou mais


A comparação entre Júpiter e planetas parecidos com Júpiter, que orbitam outras estrelas, pode ensinar-nos mais sobre estes mundos distantes e revelar novas informações sobre a formação e evolução do nosso próprio Sistema Solar.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

A nossa Galáxia é o lar de uma variedade desconcertante de mundos parecidos com Júpiter: os quentes, os frios, as versões gigantes do nosso próprio gigante e os pequenos aspirantes com apenas metade do tamanho.

Os astrônomos pensam que, só na nossa Galáxia, podem existir cerca de 1 bilhão de mundos parecidos com Júpiter em órbita de outras estrelas que não o Sol. E nós podemos usá-los para obter uma melhor compreensão do nosso Sistema Solar e do nosso ambiente galáctico, incluindo as perspetivas de encontrar vida.

Ora acontece que o inverso também é verdade - podemos virar os nossos instrumentos e sondas para o nosso "quintal cósmico", observar Júpiter como se se tratasse de um exoplaneta e assim aprender mais sobre esses mundos distantes. A melhor chance de sempre é agora, com a Juno, uma sonda da NASA do tamanho de um campo de basquetebol que chegou a Júpiter no início de julho para começar uma série de órbitas alongadas em redor do maior planeta do nosso Sistema Solar. Espera-se que a Juno capture as imagens mais detalhadas de sempre do gigante de gás. E com o seu conjunto de instrumentos, a Juno irá sondar os segredos por baixo da turva atmosfera de Júpiter.

Ainda falta muito tempo - se é que alguma vez - para os cientistas poderem estudar exoplanetas - planetas em órbita de outras estrelas - com uma sonda interestelar em órbita de um exo-Júpiter, a dúzias ou centenas de anos-luz de distância. Mas, se alguma vez o conseguirmos, é aposta segura que a cena irá invocar ecos da Juno.

"A única maneira de sermos capazes de entender o que vemos nesses planetas extrassolares é realmente entendendo o nosso sistema, o nosso próprio Júpiter," afirma David Ciardi, astrónomo do NExSci (NASA's Exoplanet Science Institute) no Caltech.

Nem todos os Júpiteres são criados iguais

A investigação detalhada da Juno em Júpiter poderá fornecer informações sobre a história, e futuro, do nosso Sistema Solar. A contagem de exoplanetas confirmados inclui centenas de objetos do tamanho de Júpiter e muitos mais que são ou maiores ou menores.

Os denominados Júpiteres quentes adquiriram este nome por uma razão: encontram-se em órbitas íntimas em redor das suas estrelas, o que os torna escaldantes e completam uma órbita - o ano do planeta - no que seria equivalente a apenas alguns dias terrestres. E, pelo caminho, são "torrados".

Mas porque é que o nosso Sistema Solar não tem um "Júpiter quente"? Ou será que é este, talvez, o destino que aguarda o nosso próprio Júpiter daqui a milhares de milhões de anos - será que gradualmente espiralará em direção ao Sol, ou será que o futuro e inchado Sol cresce para o engolir?

Não é provável, comenta Ciardi; estas migrações planetárias provavelmente ocorrem no início da vida de um sistema solar.

"Para que a migração ocorra, é necessário que haja material poeirento dentro do sistema," realça. "O suficiente para produzir arrasto. Essa fase da migração há muito que acabou no nosso Sistema Solar."

O próprio Júpiter já poderá ter migrado de mais longe no Sistema Solar, apesar de ninguém ter a certeza, salienta.

Olhando para trás no tempo

Caso as medições da Juno possam ajudar a resolver a questão, elas poderão levar-nos a compreender a influência de Júpiter na formação da Terra - e, por extensão, a formação de outras "Terras" espalhadas entre as estrelas.

"A Juno está medindo o vapor de água na atmosfera joviana," afirma Elise Quintana, investigadora do Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, no estado americano da Califórnia. "Isto permite com que a missão meça a abundância de oxigênio em Júpiter. Pensa-se que o oxigênio esteja correlacionado com a posição inicial a partir da qual Júpiter se formou."

Se a formação de Júpiter teve início com grandes pedaços de gelo na sua posição atual, então seria necessária uma grande quantidade de água gelada para carregar os elementos mais pesados que encontramos em Júpiter. Mas se Júpiter nasceu mais longe no Sistema Solar, e migrou para o interior, então poderá ter-se formado a partir de gelo muito mais frio, gelo este que transportaria os elementos mais pesados observados com uma quantidade menor de água. Se Júpiter se formou diretamente a partir da nebulosa solar, sem pedaços de gelo como motor de arranque, então deverá conter ainda menos água. A medição da água é um passo fundamental na compreensão de como e onde Júpiter nasceu.

É assim que o radiômetro de micro-ondas da Juno, que irá medir o vapor de água, poderá revelar a história antiga de Júpiter.

"Caso a Juno detete uma alta abundância de oxigênio, então isso poderá sugerir que o planeta se formou mais longe do Sol," acrescenta Quintana.

Uma pequena sonda deixada cair para Júpiter, inicialmente a bordo da Galileu em 1995, encontrou ventos fortes e turbulência, mas a água esperada parecia estar ausente. Os cientistas pensam que a única oportunidade da Galileu caiu, por coincidência, numa área seca da atmosfera, mas a Juno irá analisar todo o planeta a partir de órbita.

Os primeiros anos caóticos

Onde Júpiter se formou, e quando, também poderá responder a questões sobre a "fase de impacto gigante" do Sistema Solar, uma época de colisões entre planetesimais que, eventualmente, levou ao Sistema Solar que temos hoje.

O nosso Sistema Solar era extremamente dado a colisões no início da sua história - talvez não exatamente como bolas de bilhar carambolando em redor, mas com muitos engavetamentos e acidentes.

"Foi definitivamente uma época violenta," explica Quintana. "As colisões duraram dezenas de milhões de anos. Por exemplo, a ideia de como a Lua se formou é que uma proto-Terra e outro corpo colidiram; o disco de detritos dessa colisão formou a Lua. E há quem pense o mesmo de Mercúrio porque, como tem um núcleo de ferro tão grande, provavelmente foi atingido por algo grande que retirou parte do seu manto; foi deixado com um grande núcleo em proporção ao seu tamanho."

Parte da pesquisa de Quintana envolve modelagem computacional da formação dos planetas e de sistemas solares. A determinação definitiva da estrutura e composição de Júpiter poderá melhorar consideravelmente estes modelos. Quintana já modelou a formação do nosso Sistema Solar, com e sem Júpiter, produzindo alguns resultados surpreendentes.

"Durante muito tempo, as pessoas pensavam que Júpiter era essencial para a habitabilidade porque poderá ter protegido a Terra do fluxo constante de impactos [durante os primeiros tempos do Sistema Solar] que poderiam ter sido prejudiciais para a habitabilidade," comenta. "O que encontramos nas nossas simulações é quase o oposto. Quando adicionamos Júpiter, os tempos de acreção são mais rápidos e os impactos sobre a Terra são muito mais energéticos. Os planetas formaram-se em aproximadamente 100 milhões de anos; o Sistema Solar parou de crescer nesse ponto," afirma Quintana.

"Se retiramos Júpiter do modelo, ainda conseguimos formar a Terra, mas em escalas de tempo de milhares de milhões de anos em vez de centenas de milhões de anos. A Terra ainda recebe impactos gigantes, mas são menos frequentes e têm energias de impacto menores," diz.

Chegando ao núcleo

Outra medição crítica da Juno que poderá lançar nova luz sobre a história negra da formação planetária é a experiência de gravidade da missão. As mudanças na frequência das transmissões de rádio da Juno até à DSN (Deep Space Network) da NASA vão ajudar a mapear o campo gravitacional do planeta gigante.

O conhecimento da natureza do núcleo de Júpiter poderá revelar a rapidez com que o planeta se formou, com implicações na forma como Júpiter pode ter afetado a formação da Terra.

E os magnetômetros da sonda podem fornecer mais dados sobre a estrutura interna e profunda de Júpiter, através da medição do seu campo magnético.

"Nós não sabemos muito sobre o campo magnético de Júpiter," comenta Ciardi. "Pensamos que é produzido pelo hidrogênio metálico no seu interior. Júpiter tem um campo magnético incrivelmente forte, muito mais forte do que o da Terra."

O mapeamento do campo magnético de Júpiter também pode ajudar a definir a plausibilidade de cenários propostos para a vida extraterrestre para lá do nosso Sistema Solar.

Pensa-se que o campo magnético da Terra é importante para a vida porque age como um escudo protetor, canalizando partículas carregadas potencialmente prejudiciais e raios cósmicos para longe da superfície.

"Na hipótese de um planeta parecido com Júpiter orbitar a sua estrela a uma distância que permita a existência de água líquida, o planeta tipo-Júpiter, propriamente dito, poderá não ter vida, mas poderá ter luas que, potencialmente, a abriguem," explica.

Um intenso campo magnético em redor de um exo-Júpiter poderá proteger essas formas de vida. Tal poderá trazer à lembrança a lua Pandora, do filme "Avatar", que era habitado por humanoides de 3 metros de altura que montavam grandes predadores voadores num exótico ecossistema alienígena.

As descobertas da Juno serão importantes não só para entender como é que os exo-Júpiter influenciam a formação de exo-Terras, ou outros tipos de planetas habitáveis. Vão ser também essenciais para a próxima geração de telescópios espaciais à caça de mundos alienígenas. O TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) irá realizar um levantamento de estrelas próximas e brilhantes em busca de exoplanetas em junho de 2018, talvez até antes. O Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para 2018, e o WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope), com lançamento antecipado para meados da década de 2020, vão tentar captar imagens diretas de planetas gigantes em órbita de outras estrelas.

"Vamos ser capazes de fotografar planetas e obter espectros," ou perfis de luz dos exoplanetas que poderão revelar os gases atmosféricos, realça Ciardi. As revelações da Juno sobre Júpiter ajudarão os cientistas a fazer sentido destes dados de mundos distantes.

"Estudar o nosso Sistema Solar é estudar exoplanetas," comenta. "E estudar exoplanetas é estudar o nosso Sistema Solar. Andam de mãos dadas."

FONTE: http://www.ccvalg.pt/

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