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A Terra tem este tamanho porque o Sol tinha anéis antes dos planetas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/01/2022

A Terra tem este tamanho porque o Sol tinha anéis antes dos planetas
Imagens de discos protoplanetários reais mostraram que os pressupostos usados pelos cientistas estavam incorretos. Nesta imagem, o disco ao redor da estrela HD163296 foi tratado com falsas cores para destacar seus anéis.
[Imagem: Andrea Isella/Rice University]

Simulando a realidade

Por décadas, os cientistas acreditaram que o gás e a poeira nos discos protoplanetários gradualmente se tornariam menos densos, decaindo suavemente em função da distância da estrela.

Disco protoplanetário é o material que sobra da formação da própria estrela, e então se tornará a matéria-prima para a formação dos planetas.

Contudo, quando entrou em operação o radiotelescópio móvel ALMA, nos elevados planaltos de Chajnantor, a uma altitude de 5.000 metros nos Andes Chilenos, tornou-se possível ver, pela primeira vez, discos protoplanetários reais.

E o que as imagens mostraram não bateu com as suaves simulações baseadas apenas em suposições.

Agora, uma equipe internacional de astrônomos acaba de construir a simulação mais completa já feita de um disco protoplanetário, levando em conta os dados observacionais disponíveis.

E, quando aplicado ao nosso próprio Sistema Solar, a nova simulação trouxe várias informações importantes e fechou várias lacunas em nosso conhecimento.

Modelo que explica o Sistema Solar

O que a nova simulação mostrou é que, antes de ter planetas, o Sol não tinha uma faixa contínua de poeira como se acreditava, mas anéis semelhantes aos anéis de Saturno, com faixas separadas. E estas faixas condicionaram a formação de todos os planetas, incluindo a Terra.

"No Sistema Solar, algo aconteceu para impedir que a Terra crescesse e se tornasse um tipo muito maior de planeta terrestre chamado super-Terra," explicou o astrônomo brasileiro André Izidoro, atualmente na Universidade Rice, nos EUA, referindo-se aos massivos planetas rochosos vistos em torno de pelo menos 30% de estrelas semelhantes ao Sol em nossa galáxia.

Ao simular os anéis, o modelo também reproduziu fielmente várias outras características do Sistema Solar que os modelos anteriores não conseguiam gerar, incluindo:

  • O cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter, contendo objetos do sistema solar interno e externo.
  • As localizações e as órbitas estáveis e quase circulares da Terra, Marte, Vênus e Mercúrio.
  • As massas dos planetas internos, incluindo Marte, que muitos modelos do Sistema Solar superestimam.
  • A dicotomia entre a composição química dos corpos celestes do Sistema Solar interno e externo.
  • Uma região do cinturão de Kuiper de cometas, asteroides e pequenos corpos além da órbita de Netuno.

A Terra tem este tamanho porque o Sol tinha anéis antes dos planetas
Ilustração dos três anéis distintos de formação planetesimal que reproduzem o tamanho dos planetas e outras características do Sistema Solar.
[Imagem: Rajdeep Dasgupta]

Como planetas se originam dos anéis

Uma das principais questões que emergiram quando começamos a observar diretamente exoplanetas e discos protoplanetários ao redor de outras estrelas envolve o porquê de outras estrelas terem tipicamente planetas muito maiores em sua região interna - as "superterras", em vez de "terras".

O novo modelo assume que surgiram três bandas de alta pressão dentro do disco de gás e poeira do jovem Sol. Essas "elevações de pressão" foram observadas em discos estelares anelados em torno de estrelas distantes, e o novo modelo explica como esses ressaltos de pressão e os anéis podem ser responsáveis pela arquitetura atual do Sistema Solar.

"Se as superterras são supercomuns, por que não temos uma no Sistema Solar?" Disse Izidoro. "Propomos que os choques de pressão produziram reservatórios desconectados de material no disco do Sistema Solar interno e externo e regularam a quantidade de material disponível para o crescimento de planetas no Sistema Solar interno."

Esses "quebra-molas" no anel também podem explicar o próprio surgimento dos planetas, uma vez que as simulações mostram que é improvável que planetas se formem em discos lisos e suaves, como os cientistas propunham até as primeiras observações do ALMA - na verdade, há muitos discos protoplanetários sem planetas, o que deixa outras questões em aberto.

"Em um disco liso, todas as partículas sólidas - grãos de poeira ou pedregulhos - devem ser puxadas para dentro muito rapidamente e perdidas na estrela," disse Andrea Isella, coautor do estudo. "É preciso algo para detê-los, a fim de dar-lhes tempo para crescer e se tornar planetas."

Quando as partículas se movem mais rápido do que o gás ao seu redor, elas "sentem um vento contrário e se movem muito rapidamente em direção à estrela," explicou Izidoro. Nas elevações de pressão, a pressão do gás aumenta, as moléculas de gás se movem mais rápido e as partículas sólidas param de sentir o vento contrário. "Isso é o que permite que as partículas de poeira se acumulem nas elevações de pressão," disse ele.

Três anéis do Sistema Solar

O modelo de Izidoro e seus colegas presumiu que os ressaltos de pressão surgiram no início do Sistema Solar em três lugares onde as partículas que caíam em direção ao Sol teriam liberado grandes quantidades de gás vaporizado.

"É apenas uma função da distância da estrela, porque a temperatura aumenta à medida que você se aproxima da estrela," disse Rajdeep Dasgupta, membro da equipe. "O ponto em que a temperatura é alta o suficiente para que o gelo seja vaporizado, por exemplo, é uma linha de sublimação que chamamos de linha de neve."

Na nova simulação, saliências de pressão nas linhas de sublimação de silicato, água e monóxido de carbono produziram três anéis distintos. Na linha de silicato, o ingrediente básico da areia e do vidro, o dióxido de silício, tornou-se vapor. Isso produziu o anel mais próximo do sol, onde Mercúrio, Vênus, Terra e Marte se formariam mais tarde. O anel do meio apareceu na linha de neve e o anel mais distante na linha de monóxido de carbono.

Bibliografia:

Artigo: Planetesimal rings as the cause of the Solar Systems planetary architecture
Autores: Andre Izidoro, Rajdeep Dasgupta, Sean N. Raymond, Rogerio Deienno, Bertram Bitsch, Andrea Isella
Revista: Nature Astronomy
DOI: 10.1038/s41550-021-01557-z
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