Tendemos a agrupar Urano e Netuno em nossos pensamentos, quase como se fossem mundos gêmeos. Eles são quase do mesmo tamanho – maior que a Terra, mas menores que Júpiter ou Saturno – e ambos são azulados ou verde-azulados, com atmosferas profundas e interiores gelados. Mas, embora superficialmente semelhantes, Urano e Netuno são realmente bem diferentes. Eles são mais diferentes um do outro do que a maioria das pessoas pensa. E, embora suas diferenças ainda não tenham sido totalmente explicadas, agora parece que poderosas colisões com corpos em tamanho de planeta – no início da história do sistema solar – podem ser a chave.
Pesquisadores do Centro Nacional de Competência em Pesquisa PlanetS (PlanetS) da Universidade de Zurique, na Suíça, fizeram simulações em computador para explorar o papel das colisões na definição das diferenças entre Urano e Netuno. As descobertas foram anunciadas pelo PlanetS em 4 de fevereiro de 2020, com o trabalho de pesquisa associado publicado pela primeira vez em 22 de novembro de 2019.
Urano e Netuno são os dois planetas principais mais distantes conhecidos em nosso sistema solar. Ambos agora são considerados gigantes do gelo. Ambos são fundamentalmente diferentes dos maiores gigantes de gás Júpiter e Saturno e de mundos rochosos menores como a Terra. Urano e Netuno têm massas semelhantes e composições internas. Suas atmosferas externas são compostas de hidrogênio, hélio e metano, enquanto seus mantos são uma combinação de gelados de água, amônia e metano, e seus núcleos são uma mistura de rocha e gelo.
Urano tende a ter uma aparência mais branda que Netuno e é principalmente sem nuvens. A atmosfera de Netuno tem faixas mais escuras do que a de Urano, com faixas e nuvens de nuvens brancas, além de um grande “ponto escuro”.
Mas também existem diferenças mais significativas entre os dois mundos, e os pesquisadores queriam saber o porquê. De acordo com uma declaração de Christian Reinhardt, um dos membros do PlanetS:
Também existem diferenças marcantes entre os dois planetas que exigem explicação.
Outro membro da equipe, Joachim Stadel, apontou que, ao contrário de Netuno e da Terra e da maioria dos outros planetas importantes em nosso sistema solar, Urano não gira em torno de um eixo que fica quase perpendicular ao plano de sua órbita. Em vez de:
… Urano e seus principais satélites são inclinados cerca de 97 graus no plano solar, e o planeta efetivamente gira retrógrado em relação ao sol.
Outra diferença importante é que as luas maiores de Urano estão em órbitas estáveis, alinhadas com a inclinação do planeta. Mas a maior lua de Netuno, Tritão, circunda o planeta em uma órbita muito inclinada.
Essas diferenças sugerem que as luas de Urano se formaram a partir do mesmo disco de poeira e gás que o próprio planeta, enquanto Triton provavelmente já foi um objeto separado capturado pela gravidade de Netuno.
Segundo os pesquisadores, essas e outras diferenças apontam para diferentes tipos de impactos que afetaram os dois planetas há muito tempo.
Os pesquisadores fizeram simulações em computador para explorar uma variedade de possíveis colisões possíveis nos dois planetas. Do artigo:
Apesar de muitas semelhanças, existem diferenças significativas observadas entre Urano e Netuno: enquanto Urano está inclinado e possui um conjunto regular de satélites, sugerindo sua acumulação em um disco, as luas de Netuno são irregulares e são objetos capturados. Além disso, Netuno parece ter uma fonte de calor interna, enquanto Urano está em equilíbrio com o isolamento solar. Finalmente, modelos de estrutura baseados em dados de gravidade sugerem que Urano é mais centralmente condensado que Netuno. Realizamos um grande conjunto de simulações de SPH de alta resolução para investigar se essas diferenças podem ser explicadas por impactos gigantes.
Para Urano, descobrimos que um impacto oblíquo pode inclinar seu eixo de rotação e ejetar material suficiente para criar um disco onde os satélites regulares são formados. Alguns dos discos são enormes e ampliados o suficiente e consistem em material rochoso suficiente para explicar a formação dos satélites regulares de Urano.
Para Netuno, investigamos se uma colisão frontal poderia misturar o interior … Descobrimos que projéteis maciços e densos podem penetrar em direção ao centro e depositar massa e energia no interior profundo, levando a um interior menos centralmente concentrado para Netuno.
Concluímos que a dicotomia entre os gigantes do gelo pode ser explicada por impactos violentos após a sua formação.
Como outro membro da equipe, Alice Chau, observou:
Supõe-se frequentemente que os dois planetas se formaram de maneira semelhante.
Mas esses resultados mostram que suas formações – ou pelo menos sua história inicial – não eram tão parecidas quanto se pensava.
Em um cenário, onde Urano e Netuno começam a ser mais semelhantes, verificou-se que um impacto com um corpo de uma a três massas terrestres poderia explicar as diferenças que vemos hoje. Se o objeto roçasse Urano em vez de uma colisão frontal, o interior do planeta não seria afetado, mas o impacto ainda seria suficiente para inclinar o planeta.
Por outro lado, se Netuno tiver um impacto frontal, a colisão teria afetado o interior do planeta, mas não formaria um disco de detritos. Isso explicaria por que Netuno não tem luas grandes em órbitas regulares. Um grande fluxo de calor em Netuno também aponta para o interior sendo remixado em uma colisão maciça.
As simulações mostram como os dois planetas provavelmente começaram a ser muito mais parecidos, mas os diferentes tipos de colisões os alteraram significativamente. Como o membro da equipe Ravit Helled disse:
Mostramos claramente que um caminho de formação inicialmente semelhante a Urano e Netuno pode resultar na dicotomia observada nas propriedades desses fascinantes planetas exteriores.
Os resultados deste estudo mostram como eventos aleatórios – como colisões planetárias com outros grandes corpos no início do sistema solar – podem afetar decididamente a evolução futura de um planeta. Urano e Netuno são os mundos que vemos hoje por causa de tais eventos, diz este estudo. E se nenhum planeta tivesse sido atingido? E se Netuno tivesse sido pastado em vez de Urano? Como seriam esses gigantes do gelo hoje em tais circunstâncias? Não sabemos, mas saber mais sobre como eles poderiam ter sido afetados ajudará os cientistas a entender melhor a formação desses tipos de planetas, bem como os gigantes gasosos como Júpiter e Saturno e mundos rochosos como Terra, Marte, Vênus, e Mercúrio.
Com uma melhor compreensão de como os planetas em nosso próprio sistema solar se formaram e evoluíram, também podemos aplicar esse conhecimento ao estudo de mundos em sistemas solares distantes.
Conclusão: Um novo estudo realizado por pesquisadores do PlanetS lança luz sobre por que Urano e Netuno são semelhantes em alguns aspectos, mas radicalmente diferentes em outros. Parece que as colisões – no início da história do sistema solar – são a chave.
Publicado em 16/02/2020 11h15
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