Urano e Netuno podem ser gigantes rochosos

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Zurique e do NCCR PlanetS está desafiando nossa compreensão do interior dos planetas do Sistema Solar. A composição de Urano e Netuno, os dois planetas mais externos, pode ser mais rochosa e menos gelada do que se pensava anteriormente.

Urano pode ser um gigante de gelo (à esquerda) ou um gigante rochoso (à direita), dependendo das premissas do modelo, dizem os pesquisadores. (Imagem: Instituto Keck de Estudos Espaciais/Chuck Carter) 

Os planetas do Sistema Solar são tipicamente divididos em três categorias com base em sua composição: os quatro planetas rochosos terrestres (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte), seguidos pelos dois gigantes gasosos (Júpiter e Saturno) e, finalmente, pelos dois gigantes de gelo (Urano e Netuno). De acordo com o trabalho realizado pela equipe científica da UZH, Urano e Netuno podem, na verdade, ser mais rochosos do que gelados. O novo estudo não afirma que os dois planetas azuis sejam de um tipo ou de outro, ricos em água ou em rocha, mas sim questiona a ideia de que ricos em gelo seja a única possibilidade. Essa interpretação também é consistente com a descoberta de que o planeta anão Plutão tem uma composição predominantemente rochosa. 

A equipe desenvolveu um processo de simulação único para o interior de Urano e Netuno. “A classificação de gigantes de gelo é simplista demais, já que Urano e Netuno ainda são pouco compreendidos”, explica Luca Morf, doutorando da Universidade de Zurique e principal autor do estudo. “Os modelos baseados na física eram muito carregados de suposições, enquanto os modelos empíricos são simplistas demais.

Combinamos ambas as abordagens para obter modelos de interior que sejam, ao mesmo tempo, ‘agnósticos’ ou imparciais e fisicamente consistentes.” Para isso, eles começam com um perfil de densidade aleatório para o interior planetário. Em seguida, calculam o campo gravitacional planetário que seja consistente com os dados observacionais e inferem uma possível composição. Finalmente, o processo é repetido para obter a melhor correspondência possível entre os modelos e os dados observacionais.

Uma gama totalmente nova de possibilidades.

Com seu novo modelo agnóstico, porém totalmente físico, a equipe da Universidade de Zurique descobriu que a potencial composição interna dos "gigantes de gelo" do nosso Sistema Solar não se limita apenas ao gelo (tipicamente representado pela água). "É algo que sugerimos pela primeira vez há quase 15 anos, e agora temos a estrutura numérica para demonstrá-lo", revela Ravit Helled, professora da Universidade de Zurique e idealizadora do projeto. A nova gama de composição interna mostra que ambos os planetas podem ser ricos em água ou ricos em rocha. 

O estudo também traz novas perspectivas sobre os enigmáticos campos magnéticos de Urano e Netuno. Enquanto a Terra possui polos magnéticos Norte e Sul bem definidos, os campos magnéticos de Urano e Netuno são mais complexos, apresentando mais de dois polos. “Nossos modelos incluem as chamadas camadas de ‘água iônica’, que geram dínamos magnéticos em locais que explicam os campos magnéticos não dipolares observados. Também descobrimos que o campo magnético de Urano se origina em profundidades maiores do que o de Netuno”, explica Ravit Helled.

A necessidade de novas missões espaciais

Embora os resultados sejam promissores, ainda persiste alguma incerteza. "Um dos principais problemas é que os físicos ainda compreendem muito pouco como os materiais se comportam sob as condições exóticas de pressão e temperatura encontradas no núcleo de um planeta, e isso pode afetar nossos resultados", afirma Luca Morf, que planeja expandir os modelos no futuro.

Apesar das incertezas, os novos resultados também abrem caminho para um novo cenário potencial de composição interna, desafiam suposições de décadas atrás e orientam futuras pesquisas em ciência dos materiais em condições planetárias. “Tanto Urano quanto Netuno podem ser gigantes rochosos ou gigantes de gelo, dependendo das hipóteses do modelo. Os dados atuais são insuficientes para distinguir os dois, e, portanto, precisamos de missões dedicadas a Urano e Netuno que possam revelar sua verdadeira natureza”, conclui Ravit Helled.

Universidade de Zurique