Qual é o número máximo de luas que a Terra poderia ter?

Em um estudo recente publicado na Earth and Planetary Astrophysics , uma equipe de pesquisadores da Universidade do Texas em Arlington, Valdosta State University, Georgia Institute of Technology e National Radio Astronomy Observatory estimou quantas luas poderiam, teoricamente, orbitar a Terra, mantendo-se presentes.

Terra com várias luas. Crédito: Dr. Billy Quarles

Condições como a estabilidade orbital. Este estudo abre o potencial para uma melhor compreensão dos processos de formação planetária que também podem ser aplicados para identificar exoluas possivelmente orbitando exoplanetas semelhantes à Terra. "Em um trabalho anterior, examinei a compactação de planetas para o binário Alpha Centauri", disse o Dr. Billy Quarles, professor assistente de astronomia e astrofísica da Universidade Estadual de Valdosta e co-autor do estudo. 

"Nesse caso, desenvolvi uma estimativa para o número de planetas que poderiam existir dentro da zona habitável de cada estrela. Nesse cenário, a zona habitável forneceu condições naturais de contorno, onde pude usar o mesmo formalismo dinâmico para o problema das luas (usando o sistema Terra-Sol como um binário). Para definir o limite externo, um dos meus co-autores desenvolveu um esquema que poderíamos usar. Combinando essas idéias, esperávamos que >10 Ceres-, 6 Pluto- e 4 Objetos do tamanho da Lua seriam possíveis (ou seja, Tabela 2 do nosso artigo)."

Embora existam mais de 200 luas em nosso sistema solar , apenas três orbitam planetas terrestres (rochosos): nossa lua(Luna) ao redor da Terra, e Fobos e Deimos ao redor de Marte. As mais de 200 luas restantes orbitam todos os gigantes gasosos, incluindo Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Como observa o estudo, essa grande diferença é esperada, pois "experimentam diferentes mecanismos de formação e processos de evolução orbital". O estudo discute como o número máximo permitido de luas que poderiam existir ao redor da Terra depende dos tamanhos assumidos das próprias luas. 

Nesse caso, os pesquisadores usaram objetos do tamanho de Ceres, Plutão e Luna para determinar quantos de cada um poderia orbitar com sucesso a Terra. Os resultados mostraram que a estabilidade orbital pode ser mantida com satélites de até 7 ± 1 massa de Ceres, 4 ± 1 de Pluto-massa e 3 ± 1 luas de massa de Luna.

"A surpresa foi que os protótipos de menor massa eram mais limitados, o que atribuímos à sua probabilidade de dispersão aumentada (de uma inércia menor)", disse Quarles. "As perturbações das luas vizinhas são suficientes para causar uma dispersão substancial dentro de alguns milhares de anos. Tivemos que reduzir o número de luas para explicar isso."

Como visto nas luas galileanas de Júpiter, pequenos satélites orbitando um corpo planetário muito maior podem resultar no que é conhecido como aquecimento de maré, onde o constante alongamento e compressão das experiências de satélite muito menores leva a resultados interessantes, para incluir o vulcanismo em Io e um oceano interior em Europa. Mas poderia um sistema multi-luas com a Terra experimentar esses mesmos resultados também?

"O aquecimento das próprias luas pelas marés pode ser possível, mas não está claro a extensão do aquecimento sem realizar simulações detalhadas", disse o Dr. Quarles. "É tentador sugerir que a lua mais interna pode se assemelhar a Io, mas seu aquecimento de maré é em parte devido a ressonâncias de movimento médio com as outras luas galileanas. Em nossos sistemas, ressonâncias de movimento médio desestabilizam amplamente o sistema de satélites porque o sol aumenta crescimento da excentricidade da lua e eventual dispersão." 

Juntamente com o potencial de aquecimento das marés , este estudo também amplia potencialmente a busca por exoluas que orbitam exoplanetas. Infelizmente, enquanto o número de exoplanetas confirmados está na casa dos milhares, o número de exoluas confirmadas é atualmente menos de uma fração desse número.

"Atualmente, temos 2 candidatos a exolua (Kepler-1625b-i e Kepler-1708b-i), mas seus respectivos planetas hospedeiros são semelhantes a Júpiter", disse o Dr. Quarles. "As luas candidatas também são maiores do que a Terra. Esses casos mais exóticos podem ser mais fáceis de identificar de maneira semelhante. os primeiros exoplanetas fiáveis. Esperamos algo semelhante para exoluas. Quando temos várias exoluas candidatas orbitando o mesmo planeta, nosso trabalho terá mais utilidade. 

As restrições que encontramos são bastante otimistas, onde condições mais realistas provavelmente limitarão ainda mais o número de luas. Em medições fotométricas, objetos de fundo podem imitar o sinal de trânsito de uma exolua candidata, e nosso trabalho fornece uma base física para restringir o número de luas esperadas ao testar diferentes hipóteses."

Dr. Suman Satyal, professor assistente adjunto de física da Universidade do Texas em Arlington e principal autor do estudo, disse que, como a Terra pode ter mais de uma lua, isso "aumenta a probabilidade" de detectar exoluas. “Isso deve dar uma ideia aos observadores de exoluas sobre o limite superior do número de luas em torno de planetas com a massa da Terra orbitando uma estrela parecida com o Sol”, disse ele.

Quantas exoluas existem no cosmos, e existe um exoplaneta parecido com a Terra com várias exoluas capazes de sustentar a vida? Só o tempo irá dizer.

Fonte: phys.org