Novas simulações do modelo de Nice desafiam a história das luas de Urano no Sistema Solar

O Sistema Solar é uma das constantes reconfortantes da experiência humana.

Independentemente do que esteja a acontecer por aqui, os planetas seguem a orbitar o Sol, desenhando padrões previsíveis no céu e parecendo alinhar-se numa faixa organizada ao longo do plano orbital do sistema.

Só que essa organização pode não ter sido sempre tão “certinha”.

De acordo com um dos modelos mais populares para descrever os primeiros tempos do Sistema Solar - o modelo de Nice - a nossa vizinhança na galáxia pode ter sido, em algum momento, mais “rica” em planetas: em vez de apenas dois gigantes de gelo como hoje, Urano e Neptuno, poderiam ter existido quatro.

Um novo teste dessa hipótese, porém, expôs um possível problema importante.

Ao simular o período turbulento em que esses mundos hipotéticos teriam sido expulsos do Sistema Solar, astrónomos constataram que o cenário do modelo implica uma história muito mais violenta para as luas de Urano do que a aparência actual delas sugere.

O resultado indica que a narrativa sobre como o Sistema Solar evoluiu até à precisão quase “de relógio” que conhecemos ainda está longe de estar completamente fechada.

O que o novo teste diz sobre o modelo de Nice

“Estes resultados têm três implicações potenciais”, escreve, no artigo, a equipa liderada pelo astrofísico Matthew Clement, da Universidade Johns Hopkins.

Primeiro: os satélites uranianos teriam sido desestabilizados ao ponto de ocorrerem colisões algumas vezes durante esse intervalo agitado.

Segundo: a versão actual do modelo de Nice precisaria ser revista.

Ou, terceiro, “o Sistema Solar é o resultado de uma evolução de instabilidade relativamente improvável que envolveu quase nenhum encontro profundo entre Urano e os outros planetas gigantes”, escreve o grupo.

A ideia geral é que o Sistema Solar nascente era bem mais caótico do que hoje. À medida que os planetas gigantes migravam através de um disco de detritos, as interacções gravitacionais entre eles podem ter desestabilizado todo o Sistema Solar exterior.

Para explicar esse “pandemónio” gravitacional - como se o Sistema Solar tivesse funcionado como uma máquina de pinball - cientistas propuseram o modelo de Nice, publicado em 2005.

Nas suas versões modernas, o modelo sugere que o Sistema Solar pode ter começado com um ou até dois gigantes de gelo adicionais e que os seis planetas gigantes, então, se deslocaram para longe das posições iniciais, alimentando instabilidade durante o percurso.

No fim, os quatro planetas gigantes que permanecem no Sistema Solar assentaram nas órbitas actuais, enquanto os outros dois partiram para um destino desconhecido.

Para o período chamado Bombardeio Pesado Tardio, para a arquitectura em grande escala do Sistema Solar e para a extensa população de troianos de Júpiter, o modelo de Nice funciona muito bem.

Ainda assim, Clement e colegas quiseram ir além da visão “macro”: o que acontece quando se olha para efeitos mais específicos dentro do Sistema Solar?

Simulações com gigantes de gelo e o destino das luas de Urano e Júpiter

Para investigar, os investigadores montaram um “parque de simulações” que avalia o que ocorre com as luas de Júpiter e de Urano em duas variantes do modelo de Nice: uma com um gigante de gelo extra e outra com dois.

A equipa modelou encontros a partir do “espectro completo” de condições iniciais propostas para o Sistema Solar exterior, o que produziu mais trajectórias possíveis do que as consideradas anteriormente.

E é aqui que o resultado chama a atenção: na maior parte das simulações, as luas de Urano acabaram desestabilizadas a ponto de haver colisões, ejeções e grandes reorganizações orbitais.

As luas de Júpiter saíram-se consideravelmente melhor; mesmo assim, o estudo mostra que é surpreendentemente difícil manter intactos, ao mesmo tempo, os sistemas de luas dos dois planetas.

Os autores encontraram apenas um cenário em que as luas de Júpiter e de Urano sobrevivem de forma consistente à mesma fase de instabilidade.

Que cenários restam se o modelo de Nice estiver correcto?

Se o modelo de Nice estiver certo, passam a existir duas alternativas principais.

Ou o Sistema Solar seguiu um caminho evolutivo muito improvável, no qual Júpiter e Urano quase não foram perturbados, ou o sistema actual de luas de Urano nasceu de colisões e de um verdadeiro tumulto gravitacional.

A segunda hipótese implicaria que Urano foi “mexido” pelo menos duas vezes: primeiro, no evento que o inclinou de lado; depois, numa instabilidade do modelo de Nice que teria bagunçado as órbitas das suas luas.

Há, claro, uma terceira possibilidade: o modelo de Nice ainda não está completo - o que não seria exactamente surpreendente, já que tenta reconstruir processos que ocorreram há cerca de 4 mil milhões de anos.

“É altamente provável que nenhuma das instabilidades modeladas na literatura contenha as sequências precisas de encontros necessárias para reproduzir exactamente todos os aspectos do Sistema Solar”, escrevem os investigadores.

“Embora seja certamente possível que os quatro sistemas primordiais de satélites regulares no Sistema Solar exterior não tenham sido afectados por encontros planetários, os nossos resultados sugerem fortemente que não é esse o caso.”

Os autores afirmam que as conclusões devem incentivar trabalhos futuros que continuem a investigar as consequências de diferentes rotas de colisão e aproximações gravitacionais para o nosso Sistema Solar.

A pesquisa foi publicada na revista Icarus.