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Colisão com corpo gelado pode explicar estranhas propriedades de Urano


Urano é exclusivamente inclinado dentre os planetas no nosso sistema solar. As luas e anéis de Urânio também são orientadas dessa maneira, sugerindo que se formaram durante um impacto cataclísmico que o inclinou no começo de sua história.

Pesquisa explica as propriedades inusitadas de suas luas e sistema de anéis, provavelmente derivadas do impacto com um objeto com até três vezes a massa da Terra

Há muito tempo que os astrônomos se mostram intrigados com certas características de Urano, um dos planetas classificados como gigantes gelados do Sistema Solar. Por exemplo, todos os planetas do Sistema Solar se movimentam ao redor do Sol na mesma direção e num mesmo plano. Os astrônomos pensam que essa característica está ligada a forma como o sistema se formou, a partir de um disco de gás e poeira que se deslocava num movimento de rotação. A maioria dos planetas também apresenta um movimento de rotação em torno do próprio eixo que ocorre na mesma direção, e têm seus pólos orientados perpendicularmente ao plano em que os planetas rotacionam. A exceção é Urano, que apresenta uma inclinação de cerca de 98º.

Ao invés de imaginarmos um cenário que inclua as estrelas que se espalham em todas as direções e que se situam a várias distâncias da Terra, é mais fácil entender recorrendo ao conceito de esfera celestial. Para visualizar o que é a esfera celestial, olhe para o céu noturno e imagine que todas as estrelas que você vê estão pintadas dentro de uma esfera que cerca o Sistema Solar. As estrelas, então, parecem nascer e se pôr conforme a Terra se move em relação a essa ‘esfera’. Conforme Urano rotaciona em órbita do Sol, também mantém seus pólos em pontos fixos em relação a essa esfera. Por isso, da perspectiva de um observador da Terra, o planeta parece se deslocar e “balançar”. Urano também possui um sistema de anéis, como Saturno, e nada menos do que 27 luas orbitando em torno do seu eixo do equador, e essas luas também são inclinadas.

Agora, um grupo de pesquisa liderado por Shigeru Ida, do Instituto de Ciência da Terra e Vida (ELSI), no Instituto de Tecnologia de Tóquio, apresentou uma explicação para a origem dessas propriedades tão singulares. Os estudos do grupo sugerem que, no começo da formação do nosso Sistema Solar, Urano foi atingido por um pequeno planeta glacial — com massa aproximadamente entre uma e três vezes a massa da Terra — que fez com que o jovem planeta se inclinasse, e deixou como evidência de sua passagem o estranho sistema de luas e anéis. O estudo foi publicado na revista Nature.

A equipe chegou a essa conclusão enquanto construíam uma nova simulação em computador à questão da formação de satélites ao redor de planetas glaciais. A maioria dos planetas do Sistema Solar possui luas, e entre essas luas verifica-se uma grande variedade de tamanhos, órbitas, composição química e outras propriedades que podem ajudar a explicar sua origem. Há fortes evidências de que a única Lua da Terra formou-se quando um corpo rochoso do tamanho de Marte se chocou com nosso planeta no início de sua existência, quase 4,5 bilhões de anos atrás. Essa ideia explica muita coisa sobre a Terra e a composição de sua Lua, e e também sobre a forma como a Lua gira em torno da Terra.

Cientistas acreditam que tais colisões gigantescas eram mais comuns no início do Sistema Solar. De fato elas foram parte da história de formação de todos os planetas. Mas Urano deve ter sofrido impactos muito diferentes da Terra, apenas pelo fato de que ele se formou a uma distância do Sol muito maior. Como a Terra se formou bem mais perto do Sol, numa região mais quente, o nosso planeta é composto majoritariamente daquilo que os cientistas chamam de elementos não-voláteis. Isso significa que, em condições normais de temperatura e pressão em nossa superfície, esses elementos não formam gases; eles são feitas de rocha. Em contraste, os planetas mais distantes têm em sua composição uma grande quantidade de elementos voláteis, como por exemplo água e amônia. Mesmo que, em condições de temperatura e pressão tais como a da superfície da Terra, esses elementos formassem gases ou líquidos, nas grandes distâncias do Sol onde orbitam os planetas mais distantes, eles estão congelados em gelo sólido.

De acordo com a pesquisa de Ida e de seus colegas, os impactos gigantes que ocorreram nos planetas distantes e glaciais seriam completamente diferentes dos que afetaram os planetas rochosos, tais como o impacto que se acredita ter formado a Lua. Devido ao fato de que a água se congela a uma temperatura baixa, os detritos do impacto entre Urano e o corpo glacial teriam se vaporizado quase por completo durante a colisão. Isso também pode ser verdade para o material rochoso envolvendo o impacto que formou a Lua da Terra. Porém, ao contrário, esse material rochoso tinha uma temperatura muito elevada de condensação, o que significa que ele podia se tornar sólido muito rapidamente, e assim a Lua da Terra conseguiu, devido a sua própria gravidade, coletar uma quantidade significativa dos detritos criados pela colisão.

No caso de Urano, um corpo glacial grande conseguiu provocar uma inclinação sobre o planeta dado o seu rápido período de rotação (um dia em Urano dura aproximadamente 17 horas, bem mais rápido que a Terra), e o material que resultou da colisão permaneceu na forma gasosa por mais tempo. O corpo com maior massa, que viria a se tornar Urano, coletou a maioria do que restou, e por isso as luas atuais de Urano são menores. Para ser mais preciso, a razão entre a massa de Urano para a massa de suas luas é maior que a razão entre a massa da Terra e a de sua lua por um fator de mais de 100. O modelo de Ida e seus colegas reproduz muito bem a configuração atual dos satélites de Urano.

Ida diz que esse modelo é o primeiro a explicar a configuração do sistema lunar de Urano, “e pode ajudar a explicar as configurações de outros planetas glaciais no nosso Sistema Solar, como Netuno.” Além disso, observações sugerem que muitos dos planetas extrasolares recém-descobertos conhecidos como Super-Terras consistem, majoritariamente, de água congelada, e esse modelo pode também ser aplicado para esses planetas.

FONTE: Scientific American Brasil

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