Quando se trata dos primeiros dias do nosso sistema solar, Júpiter tem uma reputação duvidosa. De certa forma, o gigante serviu como protetor da Terra, sua gravidade lançando detritos perigosos para longe dos planetas rochosos. Ao mesmo tempo, Júpiter pode ter lançado material também para dentro, derrubando asteroides ricos em hidrogênio e embriões planetários, ou planetesimais, em jovens planetas terrestres lotados.
Conteúdo Relacionado
- O relâmpago de Júpiter é mais parecido com a Terra do que pensávamos
- Como um jovem Júpiter agiu como protector e destruidor
Agora, os pesquisadores sugerem que, ao fazer isso, Júpiter e outros gigantes gasosos podem ter contribuído com algo mais crucial para os mundos rochosos: a água.
Os mundos mais massivos podem ter esbanjado detritos ricos em água do sistema solar externo para cair nos mundos rochosos. E uma nova pesquisa sugere que a entrega do líquido, um ingrediente-chave para a vida como a conhecemos, pode não ter sido sorte. Em vez disso, todos os sistemas planetários afortunados o suficiente para abrigar um gigante de gás em sua periferia deveriam automaticamente ter material rico em água caindo sobre seus planetas interiores rochosos.
Depois que os gigantes gasosos se desenvolverem completamente, os detritos que eles lançam para dentro podem ser perigosos. Mas durante uma fase crucial de seu nascimento, eles lançam material rico em hidrogênio que acaba preso à crosta e ao manto da Terra, emergindo depois para se unir ao oxigênio e se transformar em água.
"No processo de formação, eles enviam essa grande pilha de planetesimais por todo o lugar e alguma festança nos planetas terrestres", disse Sean Raymond, um astrônomo que estuda como os planetas evoluem na Universidade de Bordeaux, na França, e principal autor de um estudo. publicado na revista Icarus . Ao modelar o papel dos gigantes gasosos no início do sistema solar, Raymond descobriu que planetas gigantes de tamanhos variados lançavam inevitavelmente material rico em água no sistema interno, onde mundos rochosos poderiam potencialmente mantê-lo como água líquida em suas superfícies.
A água, é claro, é um ingrediente chave para a evolução da vida como a conhecemos na Terra. Então, quando se trata de caçar mundos além do sistema solar, os mundos rochosos capazes de abrigar o precioso líquido são considerados os melhores locais de caça para a vida extraterrestre. Desde a década de 1980, os pesquisadores têm lutado para determinar como a água chegou à Terra. Hoje, os asteróides ricos em carbono são os principais suspeitos.
No jovem sistema solar, as colisões eram freqüentes e as órbitas se cruzavam, e os primeiros asteróides ainda eram facilmente afetados por encontros próximos com outros planetas, cuja gravidade os lançava em direção a mundos rochosos. "Eu acho que é uma história muito interessante e fundamental se você está tentando entender como você faz planetas habitáveis ", disse o astralista Conel Alexander, que estuda meteoritos primitivos a partir desses asteróides.
Cerca de 4, 5 bilhões de anos atrás, uma nuvem de gás remanescente da formação do sol deu origem aos planetas. O gás permaneceu por milhões de anos, influenciando o movimento dos planetas e seus componentes ricos em rochas. O aumento da temperatura significava que o hidrogênio, um bloco de construção para a água, estava preso em gelo nas regiões mais frias do sistema solar, longe do alcance da Terra.
Parecia que nosso planeta estava destinado a ser um deserto árido e árido. Então o que aconteceu?
'Um conceito ridiculamente simples'
Nos últimos anos, modelos do nosso sistema solar mostraram que os gigantes do gás provavelmente passaram por uma intrincada dança antes de terminarem em seus pontos atuais. Netuno e Urano provavelmente se formaram mais perto do sol do que são hoje. Eventualmente, eles se mudaram para fora, trocando de lugar ao longo do caminho. Conhecido como o modelo de Nice, acredita-se que este processo tenha impulsionado o Bombardeio Pesado Tardio, um pico de impactos gelados cerca de 600 milhões de anos após a formação do sistema solar.
Saturno e Júpiter podem ter passado por uma jornada ainda mais angustiante, percorrendo o jovem cinturão de asteroides a caminho do sistema solar interior antes de reverter o curso e voltar para o exterior. Ao longo do caminho, eles também enviaram asteróides para a Terra. Isso é conhecido como o modelo Grand Tack, que Raymond estava ajudando a formular em 2008.
Naquela época, Raymond ficou intrigado com a forma como Júpiter moldou o fornecimento de água no início do sistema solar. Mas sua modelagem foi frustrada por uma pequena questão de programação que ele não conseguia se livrar. Foi preciso a chegada do pesquisador de pós-doutorado André Izidoro, quase uma década depois, para resolver o problema.
"Izidoro encontrou um bug que eu tive durante anos em meia hora", Raymond diz com tristeza. "Eu fiquei muito feliz que ele encontrou para que pudéssemos realmente fazer o projeto."
Sob o novo modelo, à medida que um gigante de gás cresce, consumindo mais material, sua crescente gravidade desestabiliza protoplanetas próximos. O arrasto do gás da nebulosa ainda presente afeta como os detritos se movem através do sistema solar, enviando uma fração deles para dentro do sistema solar interno. Parte desse material ficou preso no cinturão de asteróides, povoando-o com os asteróides ricos em carbono, cujo conteúdo de água é tão semelhante ao da Terra.
Originalmente, diz Raymond, os asteróides ricos em carbono foram espalhados por uma região que varia de 5 a 20 vezes a distância entre a Terra e o Sol. "Deve ter coberto todo o sistema solar", diz ele.
Mas Alexander, que estuda os asteróides ricos em carbono, suspeita que a região seja menor, com a maioria dos suspeitos formando apenas fora da órbita de Júpiter. Ainda assim, ele acha que o modelo de Raymond explica bem como o material rico em água foi entregue à Terra, chamando a hipótese de "perfeitamente razoável".
"Esta é a melhor maneira de obter esses voláteis na região que forma o planeta terrestre", diz Alexander.
O modelo deixa várias questões pendentes, como por que tão pouco da riqueza de massa do sistema solar primitivo está presente hoje. "Essa é uma parte fundamental que precisa ser conectada", admite Raymond.
Ainda assim, ele diz que o modelo ajuda a preencher várias lacunas, incluindo por que a água da Terra combina com a composição dos asteróides do cinturão externo mais do que os asteróides mais secos dos cintos internos.
"É uma consequência ridiculamente simples do crescimento de Júpiter e Saturno", diz ele.
Caçando mundos ricos em água
Antes do modelo de Raymond, os pesquisadores pensaram que era a dança incomum dos planetas exteriores que enviava água para o sistema solar interior e mantinha a Terra longe de um futuro seco. Se isso fosse verdade, seria uma má notícia para outros mundos, onde os gigantes do gás podem ter se mantido como flores de parede que nunca se afastaram de onde começaram.
O novo modelo sugere que qualquer gigante de gás enviaria material úmido para dentro, como conseqüência de sua formação. Enquanto os enormes mundos do tamanho de Júpiter eram os mais eficazes, Raymond descobriu que qualquer gigante gasoso de tamanho poderia desencadear o crescimento. Essa é uma boa notícia para os pesquisadores que estão caçando planetas aquosos fora do nosso sistema solar.
Em nosso próprio sistema solar, o modelo mostra que gelos do sistema solar externo nevaram na Terra em três ondas. O primeiro veio quando Júpiter inchou. O segundo foi desencadeado durante a formação de Saturno. E o terceiro teria ocorrido quando Urano e Netuno migraram para dentro antes de serem bloqueados pelos outros dois e enviados de volta para a periferia do sistema solar.
"Eu acho que o mais legal é que isso basicamente implica em qualquer sistema exo-solar onde você tem planetas gigantes e planetas terrestres, esses planetas gigantes enviariam água para os planetas terrestres", disse David O'Brien, pesquisador do Planetary. Instituto de Ciência que estuda a formação do planeta e a evolução do sistema solar primitivo. "Isso abre muitas possibilidades para estudos planetários habitáveis".
Infelizmente, até agora não temos muitos sistemas similares para comparar. A maioria dos exoplanetas conhecidos foi identificada com a missão Kepler da NASA, que O'Brien disse ser mais sensível a planetas com órbitas menores que a da Terra e que tem dificuldade em detectar gigantes gasosos no sistema externo. Pequenos planetas rochosos também são mais difíceis de serem observados. Isso não significa que eles não estejam lá - apenas significa que ainda não os identificamos.
Mas se tais sistemas existem, a pesquisa de Raymond sugere que os mundos rochosos devem ser ricos com o que consideramos o líquido da vida. "Se há planetas terrestres e planetas gigantes, esses planetas gigantes provavelmente deram água ao planeta terrestre", diz O'Brien.
