S w RI modela cenário de formação Plutão-Caronte que imita o sistema Terra-Lua

Um pesquisador de pós-doutorado da NASA no Southwest Research Institute usou modelos avançados que indicam que a formação de Plutão e Caronte pode ser paralela à do sistema Terra-Lua. Ambos os sistemas incluem uma lua que é uma grande fração do tamanho do corpo principal, diferente de outras luas no sistema solar. O cenário também pode dar suporte à geologia ativa de Plutão e possível oceano subterrâneo, apesar de sua localização na borda congelada do sistema solar. 

Composição de imagens a cores, melhoradas, de Plutão (em baixo, à direita) e Caronte (em cima, à esquerda), obtida pela nave espacial New Horizons da NASA quando passou pelo sistema de Plutão no dia 14 de julho de 2015. Crédito: NASA/JHUAPL/SwRI

“Acreditamos que o sistema Terra-Lua foi iniciado quando um objeto do tamanho de Marte atingiu a Terra e levou à formação de nossa grande Lua algum tempo depois”, disse a Dra. Adeene Denton, que liderou a pesquisa, publicada na Nature Geoscience. “Em comparação, Marte tem duas pequenas luas que parecem batatas, enquanto as luas dos planetas gigantes constituem uma pequena fração de seus sistemas totais.”

Em 2005, o vice-presidente do SwRI, Dr. Robin Canup, realizou simulações que demonstraram pela primeira vez que o par Plutão-Caronte poderia ter se originado de uma colisão gigante. No entanto, esses modelos iniciais simplificados trataram o material em colisão como um fluido sem resistência. Nos últimos cinco anos, os avanços nos modelos de formação de impacto incluíram propriedades de resistência do material. Integrar essas informações na simulação resulta em Plutão se comportando como se tivesse um núcleo rochoso coberto de gelo, o que muda o resultado significativamente.

“Em modelos anteriores, quando o proto-Caronte atingiu o proto-Plutão, você tem um efeito de cisalhamento massivo de fluidos que parece duas bolhas em uma lâmpada de lava que se dobram e giram uma em torno da outra”, ela disse. “Adicionar propriedades estruturais permite que o atrito distribua o momento do impacto, levando a um regime de 'beijo e captura'.”

Quando Plutão e Caronte colidem, eles ficam juntos na forma de um boneco de neve. Eles giram como um corpo até Plutão empurrar Caronte para uma órbita estável.

Vista oblíqua da proposta de "beijo e captura" de Caronte por Plutão, vista horas após a colisão, na altura da separação. Crédito: Robert Melikyan e Adeene Denton

“A maioria das colisões cósmicas é o que chamamos de hit-and-run, quando um impactador atinge um planeta e continua”, continuou Denton. “Ou um impactador atinge um planeta, e eles se fundem, o que é chamado de raspão e fusão. Para o sistema Plutão-Caronte, temos um novo paradigma onde os dois corpos se chocam e então se unem, mas não se fundem porque estão se comportando como rocha e gelo.”

Plutão e Caronte provavelmente trocaram algum material entre si, mas não perderam muito material para o sistema solar. Plutão é maior e começou e terminou com muito mais rocha do que gelo, enquanto Caronte é menor e tem cerca de 50% de rocha e 50% de gelo. Os corpos mantêm sua integridade estrutural e eventualmente se separam, provavelmente preservando as estruturas antigas de ambos os corpos, que inicialmente se formaram no Cinturão de Kuiper. As estruturas internas podem ser bem antigas.

“E esse cenário de colisão apoia a formação de outras luas, como os outros quatro satélites minúsculos e irregulares de Plutão”, disse ela.

Este novo modelo nos diz como o impacto pode ter acontecido, mas não quando, o que é significativo, principalmente porque se acredita que Plutão seja geologicamente ativo e pode ter um oceano líquido sob sua superfície gelada.

“Mesmo que Plutão comece realmente frio, o que faz mais sentido de uma perspectiva de evolução do sistema solar, o impacto gigante e as forças de maré subsequentes após a separação podem resultar em um oceano no futuro”, disse Denton. “E isso tem implicações muito grandes para o Cinturão de Kuiper como um todo, porque oito dos 10 maiores objetos do Cinturão de Kuiper são semelhantes a Plutão e Caronte.”

Swri.org