JÚPITER "VIAJANTE" explica sistema solar invulgar

Pensa-se que Júpiter migrou para mais próximo do Sol antes de inverter o seu percurso até à posição atual. Crédito: NASA/JPL/Universidade do Arizona

De acordo com um novo estudo publicado no dia 23 de março na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, Júpiter pode ter varrido o Sistema Solar jovem como uma bola de demolição, destruindo a primeira geração de planetas interiores antes de recuar para a sua órbita atual. Os achados ajudam a explicar porque o nosso Sistema Solar é tão diferente das centenas de outros sistemas planetários descobertos pelos astrónomos nos últimos anos. Agora que podemos olhar para o nosso próprio Sistema Solar no contexto de todos estes outros sistemas planetários, uma das características mais interessantes é ausência de planetas dentro da órbita de Mercúrio," afirma Gregory Laughlin, professor de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, EUA, e coautor do artigo.

"O sistema planetário 'padrão' da nossa Galáxia parece ser um conjunto de super-Terras com períodos orbitais assustadoramente curtos. O nosso Sistema Solar é cada vez mais invulgar."  O novo artigo explica não só o "buraco" no nosso Sistema Solar interior, mas também certas características na Terra e nos outros planetas rochosos e interiores, que ter-se-ão formado mais tarde do que os planetas exteriores a partir de uma fonte exausta de material de formação planetária.

Laughlin e o coautor Konstantin Batygin exploraram as implicações de um cenário importante para a formação de Júpiter e Saturno. Nesse cenário, proposto por uma outra equipa de astrónomos em 2011 e conhecido em inglês como "Grand Tack", Júpiter primeiro migrou para dentro [na direção do Sol] até que a formação de Saturno fez com invertesse o seu percurso e migrasse para fora até à sua posição atual. Batygin, que trabalhou pela primeira vez com Laughlin como estudante na Universidade da Califórnia em Santa Cruz e é agora professor assistente de ciência planetária no Instituto de Tecnologia da Califórnia, realizou cálculos numéricos para ver o que aconteceria se um conjunto de corpos rochosos com órbitas pequenas se tivesse formado antes da migração interior de Júpiter.

Nessa altura, é plausível que planetas rochosos com atmosferas espessas ter-se-iam formado perto do Sol a partir de um disco denso de gás e poeira, a caminho de se tornarem comuns "super-Terras" como tantos exoplanetas que os astrónomos já descobriram em torno de outras estrelas. No entanto, à medida que Júpiter se movia para mais perto do Sol, as perturbações gravitacionais do planeta gigante varreram os planetas interiores (e planetesimais e asteroides) para órbitas íntimas e sobrepostas, desencadeando uma série de colisões que esmagaram em pedaços todos os planetas jovens. É o mesmo fenómeno que nos preocupa se os satélites fossem destruídos em baixa órbita terrestre. Os seus fragmentos iriam começar a colidir com outros satélites e arriscaríamos uma reação em cadeia de colisões. O nosso trabalho indica que Júpiter criou uma tal cascata de colisões no Sistema Solar interior," explica Laughlin.



Este diagrama mostra a distribuição orbital dos planetas extrasolares mais pequenos que Júpiter detetados pela missão Kepler, em comparação com as órbitas de Mercúrio, Vénus, Terra e Marte. A maioria destes planetas extrasolares está muito mais perto das estrelas hospedeiras do que os planetas interiores estão do Sol. Crédito: Batygin e Laughlin, PNAS

Os detritos resultantes teriam então espiralado para o Sol sob a influência de um "vento" forte a partir do gás denso que ainda rodava em torno do Sol. A avalanche teria destruído quaisquer super-Terras recém-formadas, levando-as para o Sol. Uma segunda geração de planetas interiores ter-se-ia formado mais tarde a partir de material empobrecido deixado para trás, o que é consistente com as evidências de que os planetas interiores do Sistema Solar são mais jovens do que os planetas exteriores. Os planetas interiores daí resultantes - Mercúrio, Vénus, Terra e Marte - são também menos massivos e têm atmosferas muito mais finas do que o esperado, comenta Laughlin. Uma das previsões da nossa teoria é que os planetas realmente semelhantes à Terra, com superfícies sólidas e pressões atmosféricas modestas, são raros," afirma. Os caçadores de planetas já detetaram mais de mil exoplanetas em órbita de outras estrelas da Via Láctea, incluindo quase 500 sistemas com planetas múltiplos. O que emergiu destas observações, como sistema planetário "típico", é um sistema que consiste de alguns planetas com massas várias vezes superiores à da Terra (as super-Terras), que orbitam muito mais perto da estrela hospedeira que Mercúrio do Sol. Em sistemas com planetas gigantes parecidos com Júpiter, também tendem a estar muito mais perto das estrelas do que os planetas gigantes do nosso Sistema Solar.

Os planetas interiores e rochosos do Sistema Solar, com massas relativamente pequenas e atmosferas finas, podem muito bem ser anómalos.  Segundo Laughlin, a formação de planetas gigantes como Júpiter é um tanto ou quanto rara, mas quando ocorre o planeta gigante geralmente migra para dentro e acaba a uma distância orbital semelhante à da Terra. Apenas a formação de Saturno no nosso Sistema Solar puxou Júpiter novamente para mais longe e isso permitiu a formação de Mercúrio, Vénus Terra e Marte. Portanto, outra previsão do artigo é que a existência de planetas mais pequenos próximos da estrela, em sistemas com planetas gigantes e com períodos orbitais superiores a 100 dias, é improvável.

"Este tipo de teoria, onde 'isto' aconteceu primeiro e depois aconteceu 'aquilo', está quase sempre errada, por isso estava inicialmente cético," comenta. "Mas, na verdade, envolve processos genéricos que já foram amplamente estudados por outros investigadores. Existem muitas evidências que suportam a ideia da migração interior de Júpiter e consequente migração exterior. O nosso trabalho debruça-se sobre as consequências dessas alterações orbitais. A hipótese de "Grand Tack" de Júpiter pode muito bem ter sido um "grande ataque" ao Sistema Solar interior original."