A juventude selvagem de Júpiter pode ter remodelado todo o Sistema Solar

Usando simulações computacionais avançadas, os cientistas planetários André Izidoro e Baibhav Srivastava descobriram que a rápida expansão inicial de Júpiter perturbou o disco de gás e poeira que rodeia o jovem Sol. A forte atração gravitacional do planeta gerou ondulações por todo o disco, criando o que eles descrevem como “engarrafamentos cósmicos” que impediam que pequenas partículas caíssem no sol. Em vez disso, estas partículas acumularam-se em faixas densas, permitindo-lhes fundir-se em planetesimais, os precursores sólidos dos planetas.

Planetesimais de segunda geração e a origem dos condritos

Uma descoberta importante do estudo é que os planetesimais que se formaram dentro destas bandas não eram os blocos de construção originais do sistema solar. Eles faziam parte de uma geração posterior e se formaram numa época que coincide com o nascimento de muitos condritos, uma classe de meteoritos rochosos que contêm pistas químicas e cronológicas da era mais antiga do Sistema Solar.

“Os condritos são como cápsulas do tempo desde o início do sistema solar”, disse Izidoro, professor assistente de ciências da Terra, ambientais e planetárias na Rice. “Eles caíram na Terra ao longo de milhares de milhões de anos, onde os cientistas os recolhem e estudam para desvendar pistas sobre as nossas origens cósmicas. O mistério sempre foi: porque é que alguns destes meteoritos se formaram tão tarde, 2 a 3 milhões de anos após os primeiros sólidos? Os nossos resultados mostram que o próprio Júpiter criou as condições para o seu nascimento tardio.”

Os condritos são especialmente importantes porque preservam alguns dos materiais mais intocados disponíveis para estudo científico. Os meteoritos da primeira geração de objetos construtores de planetas derreteram e se transformaram, perdendo grande parte de sua estrutura original. Em contraste, os condritos retêm poeira primitiva do sistema solar, bem como pequenas gotículas derretidas chamadas côndrulos. Sua formação inesperadamente tardia tem desafiado os pesquisadores há décadas.

“Nosso modelo une duas coisas que antes pareciam não se encaixar – as impressões digitais isotópicas em meteoritos, que vêm em dois sabores, e a dinâmica da formação planetária”, explicou Srivastava. “Júpiter cresceu cedo, abriu uma lacuna no disco de gás, e esse processo protegeu a separação entre o material interno e externo do sistema solar, preservando as suas assinaturas isotópicas distintas. Também criou novas regiões onde os planetesimais poderiam formar-se muito mais tarde.”

Como Júpiter ajudou a moldar o Sistema Solar Interno

A investigação também esclarece outro enigma: por que é que a Terra, Vénus e Marte orbitam perto de 1 unidade astronómica do Sol em vez de espiralarem para dentro, um resultado comum em muitos sistemas planetários observados em torno de outras estrelas. Ao bloquear o fluxo de gás para dentro, Júpiter impediu que planetas jovens migrassem em direção ao sol. Como resultado, estes mundos permaneceram na zona terrestre, onde a Terra e os seus planetas vizinhos eventualmente se formaram.

“Júpiter não se tornou apenas o maior planeta – ele definiu a arquitetura de todo o sistema solar interior”, disse Izidoro. “Sem ele, talvez não teríamos a Terra como a conhecemos.”

As conclusões da equipa alinham-se com os padrões de anéis e lacunas agora observados nos discos de sistemas estelares jovens observados através do telescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no norte do Chile. Estas estruturas mostram como a formação de planetas gigantes pode remodelar os seus arredores.

“Olhando para esses discos jovens, vemos o início da formação e remodelação de planetas gigantes no seu ambiente de nascimento,” disse Izidoro. “O nosso próprio sistema solar não foi diferente. O crescimento inicial de Júpiter deixou uma assinatura que ainda podemos ler hoje, trancada dentro de meteoritos que caem na Terra.”

Esta pesquisa foi apoiada em parte pela National Science Foundation (NSF), pela infraestrutura cibernética de pesquisa em nuvem privada de Big Data financiada pela NSF e pelo Rice’s Center for Research Computing.