Fragmentos de asteroides reduzem prazo para órbitas atuais de planetas gigantes

Evidências dos fragmentos de um asteroide destruído sugerem que a mudança nas posições dos planetas gigantes em nosso Sistema Solar bilhões de anos atrás aconteceu entre 60 e 100 milhões de anos após a formação do Sistema Solar e pode ter sido a chave para a formação de nossa Lua.

Os planetas gigantes do Sistema Solar - Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno - obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble, no âmbito do seu programa OPAL (Outer Planet Atmospheres Legacy). Crédito: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC), Michael H. Wong (UC Berkeley); processamento da imagem - Joseph DePasquale (STScI) 

Cientistas espaciais liderados pela Universidade de Leicester combinaram evidências de simulações, observações e análises de meteoritos para recriar a instabilidade orbital causada quando os planetas gigantes do nosso Sistema Solar se moveram para suas localizações atuais, conhecidas há 20 anos como o modelo de Nice.

Os resultados foram publicados hoje (16 de abril) na revista Science e apresentados na Assembleia Geral da União Geológica Europeia, em Viena.

No início do Sistema Solar, os planetas gigantes – Júpiter, Saturno, Urano e Netuno – tinham órbitas mais circulares e mais compactas do que hoje. Pesquisas anteriores estabeleceram que uma instabilidade orbital no Sistema Solar mudou essa configuração orbital e fez com que planetesimais menores fossem dispersos. Muitos deles colidiram com os planetas terrestres internos, no que os cientistas chamaram de Bombardeio Pesado Tardio.

A autora principal, Dra. Chrysa Avdellidou, da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Leicester, disse: "A questão é: quando isso aconteceu? As órbitas desses planetas se desestabilizaram devido a alguns processos dinâmicos e então tomaram suas posições finais que vemos hoje. Cada momento tem uma implicação diferente, e tem sido uma grande questão de debate na comunidade.

"O que tentamos fazer com este trabalho é não apenas fazer um estudo dinâmico puro, mas combinar diferentes tipos de estudos, ligando observações, simulações dinâmicas e estudos de meteoritos."

Eles se concentraram em um tipo de meteorito conhecido como condritos enstatita, que têm uma composição muito semelhante à Terra e proporções isotópicas muito semelhantes, o que significa que foram formados em nossa vizinhança. Ao fazer observações espectroscópicas usando telescópios terrestres, eles ligaram esses meteoritos à sua fonte: uma família de fragmentos no cinturão de asteroides conhecida como Athor. Isso sugere que Athor era originalmente muito maior e se formou mais perto do Sol e que sofreu uma colisão que reduziu seu tamanho para fora do cinturão de asteroides.

Para explicar como Athor foi parar no cinturão de asteroides, os cientistas testaram vários cenários usando simulações dinâmicas, concluindo que a explicação mais provável era a instabilidade gravitacional que deslocou os planetas gigantes para suas órbitas atuais. A análise dos meteoritos mostrou que isso ocorreu não antes de 60 milhões de anos depois que o Sistema Solar começou a se formar. 

Evidências anteriores de asteroides na órbita de Júpiter também colocaram restrições sobre o quão tarde esse evento ocorreu, com os cientistas concluindo que a instabilidade gravitacional deve ter ocorrido entre 60 e 100 milhões de anos após o nascimento do Sistema Solar, há 4,56 bilhões de anos.

Evidências anteriores mostraram que a lua da Terra foi formada durante esse período, com uma hipótese sendo que um planetesimal conhecido como Theia colidiu com a Terra e os detritos dessa colisão formaram a Lua.

O momento da instabilidade orbital é importante, pois determina quando algumas das características familiares do nosso Sistema Solar se desenvolveriam – e podem até ter tido um impacto na habitabilidade do nosso planeta.

O Dr. Avdellidou acrescenta: "É como se você tivesse um quebra-cabeça, entendesse que algo deveria ter acontecido e tentasse colocar os eventos na ordem correta para fazer a imagem que você vê hoje. A novidade com o estudo é que não estamos fazendo apenas simulações dinâmicas puras, ou apenas experimentos, ou apenas observações telescópicas.

"Já houve cinco planetas internos em nosso Sistema Solar e não quatro, então isso pode ter implicações para outras coisas, como como formamos planetas habitáveis. Perguntas como, quando exatamente os objetos vieram entregando voláteis e orgânicos ao nosso planeta para a Terra e Marte?"

Marco Delbo, coautor do estudo e diretor de pesquisa do Observatório de Nice, na França, disse: "O momento é muito importante porque nosso sistema solar no início era povoado por muitos planetesimais. E a instabilidade os elimina, então se isso acontecer 10 milhões de anos após o início do sistema solar, você limpa os planetesimais imediatamente, enquanto se você fizer isso depois de 60 milhões de anos, você tem mais tempo para trazer materiais para a Terra e Marte."

Fonte: Universidade de Leicester