Como o sistema solar adquiriu sua configuração atual? – Meteoríticas
Nosso sistema planetário é formado por diversos tipos de objetos, como a nossa estrela, que demos o nome de Sol, os planetas, luas, entre outros. Embora exista um modelo bem aceito para a formação do nosso sistema solar, o qual vinha sendo usado para explicar a formação de outros sistemas planetários, as observações astronômicas têm nos mostrado que os novos sistemas descobertos são tão complexos e diferentes dos nossos, que muito estudo ainda precisa ser feito para se entender a formação de sistemas planetários de forma geral. A Figura 1 mostra, de forma simplificada, um esquema do nosso sistema planetário.
Os quatro primeiros planetas a partir do Sol são Mercúrio, Vênus, Terra e Marte e eles são conhecidos como planetas rochosos, pois possuem a superfície composta por rochas. Após esses quatro planetas, existe uma zona chamada Cinturão Principal de Asteroides. Após o Cinturão Principal de Asteroides estão os quatro planetas chamados de Jovianos, por serem "parecidos" com Júpiter. São eles Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, nesta ordem. Esses planetas são formados principalmente de gás, embora existam algumas evidências de que haja um núcleo rochoso neles. Júpiter e Saturno são conhecidos também como gigantes gasosos, enquanto que Urano e Netuno são muitas vezes considerados como gigantes gelados. Após Netuno, existe uma região onde se pode encontrar um outro Cinturão, que é o Cinturão de Kuiper, o qual é formado principalmente por cometas de curto período. Esse Cinturão é composto por objetos chamados trans-netunianos e é onde se encontra Plutão, que já foi denominado planeta, mas hoje em dia se encaixa na descrição de Planeta-anão. Além do Cinturão de Kuiper, temos ainda a Nuvem de Oort, que é o local dos cometas de longo período. Mas uma explicação mais detalhada destes objetos ficará para um outro momento.
Representação artística do nosso Sistema Solar.
Mas você sabia que a configuração do nosso sistema planetário nem sempre foi a que vemos hoje? Existem diversos grupos que estudam a dinâmica orbital dos corpos do nosso sistema solar e eles têm feito descobertas incríveis nas últimas décadas. Isso é possível graças a grande quantidade de detalhes que se conhece hoje, obtidos através de observações do nosso Sistema Solar. Essas observações permitiram definir as trajetórias de muitos corpos que orbitam nossa estrela com bastante precisão, possibilitando que a história de formação do nosso sistema planetário seja contada. Hoje, é possível saber que o Sistema Solar foi formado a partir de uma nuvem de gás e poeira há cerca de 4,6 bilhões de anos. Estudos têm mostrado que as órbitas onde os planetas gigantes foram formados eram mais circulares, mais próximas do sol e mais próximas umas das outras. Elas eram vinculadas entre si em sistemas dinâmicos chamados ressonantes, que são sistemas estáveis, onde os objetos do sistema interferem nos movimentos uns dos outros, exercendo periodicamente forças gravitacionais, resultando em um alinhamento padrão do conjunto. Por exemplo, no mesmo tempo em que Júpiter completava três voltas ao redor do Sol, o planeta Saturno completava duas voltas.
Ainda nesta fase de formação do Sistema Solar, sua parte externa, situada além das órbitas atuais de Urano e Netuno, continha um disco com uma grande população de planetesimais, que são pequenos corpos de rocha e gelo, os quais são considerados os blocos de construção dos planetas, satélites, asteroides e cometas. Esse disco exterior repleto de planetesimais alterou o equilíbrio gravitacional, perturbando todo o conjunto, resultando na quebra das ressonâncias. Muitas interações violentas entre os planetas gigantes começaram a ocorrer e nosso sistema planetário entrou em uma fase de caos. Acredita-se que até mesmo planetas foram ejetados para o espaço exterior. Os planetas podem ter colididos entre si e foram ejetados para órbitas mais distantes do Sol. Plutão e seus vizinhos de gelo foram enviados para a região onde se encontram nos dias de hoje, no Cinturão de Kuiper. Essa fase de caos colisional entre objetos ocorreu não só com os planetas gigantes, mas também na região dos planetas rochosos. Figura 2 mostra um representação artística de uma grande colisão na fase caótica do Sistema Solar.
Figura 2: Representação artística de uma grande colisão durante período caótico orbital de nosso sistema planetário.
Os chamados corpos menores do Sistema Solar, os quais são representados pelos asteroides, cometas, satélites, planetas anões, poeira, entre outros pequenos objetos que fazem parte do nosso sistema planetário hoje, são resultado do resto da formação dos planetas. Eles ainda evoluem dinamicamente nos dias atuais através de interações gravitacionais, resultando em, por exemplo, colisões e capturas gravitacionais. Então, percebemos que mudanças orbitais acontecem com frequência na história do nosso sistema solar. Acredita-se que o planeta anão Ceres (Figura 3) tenha sido capturado intacto a partir do disco trans-Netuniano. Estudos sugerem que ele possa ter migrado para o Cinturão de Asteroides, entre Marte e Júpiter, durante o período de formação de Urano e Netuno, onde se encontra ainda hoje. Dentre os corpos menores, os asteroides nos causam bastante preocupação, uma vez que a maior parte dos meteoritos que são encontrados na Terra são fragmentos destes corpos. Colisões entre asteroides podem fragmentá-los e levar esses fragmentos para órbitas ressonantes que podem evoluir para órbitas que possam cruzar a órbita da Terra. Dependendo do tamanho do asteroide, uma colisão com a Terra pode causar um grande estrago.
Figura 3: Imagem do planeta anão Ceres, um objeto do cinturão de asteroides com diâmetro de ~1000 km. Fonte: NASA/JPL.
Grupos de pesquisa no Brasil têm acompanhado a evolução orbital de diferentes corpos pequenos, principalmente os chamados NEAs, que são os pequenos asteroides próximos da Terra. Eles utilizam bancos de dados de observações com telescópios, feitas por um grande numero de astrônomos de várias partes do mundo, traçando assim as posições futuras destes objetos. Desta forma, é possível saber com antecedência sobre a possibilidade de uma colisão na Terra e uma forma de nos proteger.
Dynamical evidence for an early giant planet instability – www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0019103519301332;
https://namidia.fapesp.br/astronomos-reconstroem-historia-da-formacao-do-sistema-solar/225366 (01/08/2020).