Quando o astrônomo siciliano Giuseppe Piazzi avistou Ceres em 1801, ele pensou que era um planeta. Os astrônomos não sabiam sobre asteróides naquela época. Agora sabemos que há uma enorme quantidade deles, residindo principalmente no cinturão principal de asteróides entre Marte e Júpiter.
Ceres tem cerca de 1.000 km de diâmetro e é responsável por um terço da massa do cinturão de asteroides principal. Ele supera a maioria dos outros corpos no cinturão. Agora sabemos que é um planeta – embora anão – embora seus vizinhos sejam principalmente asteróides.
Mas o que um planeta anão está fazendo no cinturão de asteróides?
Um novo artigo de pesquisa fornece a resposta: Ceres não se formou no cinturão de asteróides. Formou-se mais longe no sistema solar e depois migrou para sua posição atual. Este não é o primeiro estudo a chegar a essa conclusão, mas acrescenta peso à ideia.
O artigo é “Origem Dinâmica do Planeta Anão Ceres”, e foi publicado na revista Icarus. O autor principal é Rafael Ribeiro de Sousa, professor de física da Universidade Estadual Paulista, no Brasil. Outros coautores vêm da mesma universidade e da França e dos EUA.
(Nota: Ceres é chamado de planeta anão, protoplaneta e às vezes asteroide. Não faz sentido ficar preso a ele. Foi oficialmente classificado como um planeta anão em 2006.)
Ceres é um dos três planetas anões ou protoplanetas no cinturão de asteróides. Os outros dois são Vesta e Pallas. Um quarto grande corpo, Hygiea, tem 434 km de diâmetro e também pode ser um planeta anão. Esses quatro corpos maiores representam metade da massa do cinturão de asteróides.
A maior parte do que sabemos sobre Ceres vem da missão Dawn da NASA. Dawn foi a primeira espaçonave a visitar dois corpos extraterrestres e a primeira a orbitar um planeta anão. Dawn visitou Vesta e Ceres antes que a espaçonave ficasse sem combustível em outubro de 2018. Agora está abandonada em uma órbita estável em torno de Ceres.
A terminologia e as descrições dos maiores objetos do cinturão de asteroides podem ser confusas, mas Ceres se destaca dos outros três. Ceres é o único corpo no cinturão que é massivo o suficiente para manter uma forma esferoide. Ceres também tem uma atmosfera transitória chamada exosfera. A luz do sol sublima gelo de água e gelo de amônia em vapor, mas a gravidade do planeta anão é muito fraca para segurá-lo. Esta é uma pista importante para as origens de Ceres porque os asteróides normalmente não emitem vapor.
A presença de amônia também é uma pista.
Os cometas contêm gelos voláteis como a amônia que sublimam quando o sol os aquece. É isso que cria a cauda e o coma do cometa. Mas os cometas vêm das regiões frias externas do sistema solar, onde teriam acumulado os gelos voláteis. Como Ceres congelou voláteis como um cometa, sugere que também se originou nas regiões mais frias do sistema solar.
“A presença de gelo de amônia é uma forte evidência observacional de que Ceres pode ter se formado na região mais fria do sistema solar além da Linha Frost, em temperaturas baixas o suficiente para causar condensação e fusão de água e substâncias voláteis como monóxido de carbono [CO] , dióxido de carbono [CO2] e amônia [NH3]”, disse Ribeiro de Sousa em um comunicado de imprensa.
O limite entre o sistema solar externo mais frio e o sistema solar interno mais quente é chamado de Linha de Gelo. Existem linhas de geada específicas para diferentes voláteis que congelam em diferentes temperaturas, mas os astrofísicos falam de uma única linha de geada por simplicidade. A linha de gelo está próxima da órbita de Júpiter agora, mas nem sempre esteve lá. Ele se moveu à medida que o sistema solar evoluiu. A nebulosa solar era opaca nos primeiros dias, e o calor do sol não chegava tão longe. O sol também era menos energético então, então a linha de gelo estava mais próxima do sol.
O crescimento dos planetas gigantes também afetou a posição da linha de gelo. “A intensa perturbação gravitacional produzida pelo crescimento desses planetas pode ter alterado a densidade, pressão e temperatura do disco protoplanetário, deslocando a Linha de Gelo. o sol à medida que adquiriam gás e sólidos”, disse o coautor Ernesto Vieira Neto.
“Em nosso artigo, propomos um cenário para explicar por que Ceres é tão diferente dos asteróides vizinhos. Nesse cenário, Ceres começou a se formar em uma órbita bem além de Saturno, onde a amônia era abundante. o cinturão de asteróides como um migrante do sistema solar exterior e sobreviveu por 4,5 bilhões de anos até agora”, disse Ribeiro de Sousa.
A equipe executou um grande número de simulações de computador para testar a ideia. Eles simularam a formação de planetas gigantes dentro do disco protoplanetário do Sol, incluindo Júpiter e Saturno. Eles também incluíram alguns planetas embrionários para servir como precursores de Urano e Netuno. Em seguida, eles adicionaram um grupo de objetos com composições e tamanhos semelhantes a Ceres. Sua inclusão é baseada na suposição de que Ceres é um dos primeiros planetesimais do sistema solar, objetos a caminho de se tornarem planetas completos.
“Nossas simulações mostraram que o estágio de formação de planetas gigantes foi altamente turbulento, com enormes colisões entre os precursores de Urano e Netuno, ejeção de planetas para fora do sistema solar e até invasão da região interna por planetas com massas superiores a três vezes a da Terra. Além disso, a forte perturbação gravitacional espalhou objetos semelhantes a Ceres por toda parte. Alguns podem muito bem ter chegado à região do cinturão de asteroides e adquirido órbitas estáveis capazes de sobreviver a outros eventos”, disse Ribeiro de Sousa.
Os pesquisadores dizem que há quatro etapas envolvidas na implantação de um objeto semelhante a Ceres no cinturão de asteroides. A primeira é uma fase de mistura radial rápida na posição dos planetesimais no disco planetesimal externo. A segunda é quando o candidato a Ceres é capturado em ressonância de movimento médio com planetas gigantes. A terceira etapa é uma fase caótica, onde o objeto semelhante a Ceres pode encontrar outros “invasores” que podem aumentar ou diminuir sua excentricidade e espalhar o objeto em regiões mais estáveis no cinturão de asteróides interno. A fase caótica também inclui arrasto de gás e fricção dinâmica gasosa que podem alterar a excentricidade e inclinação do candidato Ceres e implantá-lo em sua posição atual. A quarta fase é onde o gás é removido do disco protoplanetário, os invasores são removidos, Ceres é removido da ressonância de movimento médio e a implantação se torna estável.
As simulações da equipe também mostraram que Ceres é apenas um dos muitos objetos semelhantes que existiam nos primeiros dias do sistema solar. “Nossa principal descoberta foi que, no passado, havia pelo menos 3.600 objetos semelhantes a Ceres além da órbita de Saturno. Com esse número de objetos, nosso modelo mostrou que um deles poderia ter sido transportado e capturado no cinturão de asteroides, em uma órbita muito semelhante à órbita atual de Ceres”, disse Ribeiro de Sousa.
Estes não são os primeiros pesquisadores a chegar a um número como 3.600 objetos semelhantes a Ceres. Outros estudaram crateras e o número de objetos além de Saturno e no Cinturão de Kuiper para chegar a seus resultados. Este estudo confirma resultados anteriores e apoia nossa compreensão de como o sistema solar se formou e evoluiu. “Nosso cenário nos permitiu confirmar o número e explicar as propriedades orbitais e químicas de Ceres. O estudo reafirma a precisão dos modelos mais recentes da formação do sistema solar”, disse.
Publicado em 28/05/2022 22h37
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