Júpiter já foi 2 a 2.5 vezes maior no início do Sistema Solar

Júpiter já é, de longe, o grande gigante do Sistema Solar - um planeta colossal, com uma massa 2.5 vezes maior do que a soma de todos os outros planetas.

Agora, vem a reviravolta: cálculos novos indicam que o maior planeta do Sistema Solar já foi ainda mais inchado no passado. Segundo os astrónomos Konstantin Batygin, do Caltech, e Fred Adams, da Universidade de Michigan, o Júpiter jovem pode ter chegado a ter até 2.5 vezes o volume que tem hoje.

A partir da análise de duas luas de Júpiter, a dupla concluiu que, apenas 3.8 milhões de anos depois de surgirem os primeiros materiais sólidos do Sistema Solar, o planeta tinha entre 2 e 2.5 vezes o seu volume atual - e, além disso, exibiria um campo magnético muito mais intenso.

Esse resultado reforça o cenário de formação “de baixo para cima” para o mundo gigante envolto em gás.

"O nosso objetivo final é entender de onde viemos, e determinar as fases iniciais da formação planetária é essencial para resolver o quebra-cabeça", diz Batygin. "Isso nos aproxima de entender como não só Júpiter, mas todo o Sistema Solar ganhou forma."

Como os planetas se formam: acreção do núcleo

A explicação mais aceite para a origem dos mundos rochosos - como Mercúrio, Vénus, Terra e Marte - é que eles se constroem gradualmente, a partir do acúmulo lento de poeira e fragmentos de rocha, até formarem um planeta completo, com núcleo diferenciado e tudo. Esse processo é conhecido como acreção do núcleo.

A ideia é que os gigantes gasosos também comecem dessa maneira. Porém, quando atingem uma massa crítica - em torno de 10 vezes a massa da Terra - passam a ter gravidade suficiente para segurar um envelope gasoso significativo e, a partir daí, começam a juntar gás também. Acredita-se que isso tenha ocorrido nas regiões externas do Sistema Solar, já que, mais perto do Sol, não haveria material suficiente para permitir a formação de um núcleo tão grande.

Como a formação e a evolução de Júpiter são vistas como peças centrais para a própria arquitetura do Sistema Solar, os detalhes de como ele nasceu e cresceu despertam enorme interesse entre cientistas planetários. Só que não dá para “rebobinar” o Sistema Solar; então, é preciso usar o que observamos hoje para reconstruir o passado.

Em geral, isso é feito com modelos padrão de formação planetária, elaborados a partir de observações de sistemas planetários (incluindo o nosso) espalhados pela Via Láctea, e depois ajustados para reproduzir o que foi visto. O problema é que esses modelos carregam muita suposição e inferência, o que deixa incertezas relevantes.

As pistas nas luas Amalteia e Tebe

Batygin e Adams seguiram por outro caminho: analisaram o movimento orbital de Amalteia e Tebe, duas pequenas luas jovianas que orbitam muito perto do planeta - mais perto até do que a órbita de Io. As órbitas dessas luas minúsculas são inclinadas em relação ao equador de Júpiter.

Trabalhos anteriores já tinham mostrado que essas inclinações permitem retroceder, por assim dizer, a história orbital dessas luas. Usando esse “rastro” orbital, Batygin e Adams reconstruíram como Júpiter teria evoluído nos seus primeiros tempos.

"É impressionante que mesmo depois de 4.5 bilhões de anos", diz Adams, "ainda existam pistas suficientes para nos permitir reconstruir o estado físico de Júpiter no alvorecer da sua existência."

O que os cálculos revelam sobre o Júpiter primordial

Os resultados apontam para uma fase inicial de crescimento rápido e intenso na história do Sistema Solar. Apenas 3.8 milhões de anos após o aparecimento dos primeiros sólidos, o volume de Júpiter já era, no mínimo, o dobro do volume atual.

Mais do que isso, o seu campo magnético teria sido 50 vezes mais forte do que é hoje. Esse fator ajudaria a sustentar uma taxa de acreção, a partir de um disco de material que alimentava o planeta, de cerca de 1.2 a 2.4 massas de Júpiter por milhão de anos. Esse período de crescimento acelerado moldou o planeta e colocou Júpiter no caminho para se tornar o que observamos atualmente.

Quando o material ao redor de Júpiter acabou por se dissipar, o próprio planeta contraiu sob a sua gravidade, reduzindo o volume e aumentando a velocidade de rotação. Júpiter, aliás, continua a encolher até hoje à medida que as temperaturas da sua superfície e do seu interior diminuem, comprimindo e aquecendo o núcleo e, com isso, perdendo energia - ainda que num ritmo muito lento.

Mesmo com um volume maior, Júpiter nunca chegou perto de ter massa suficiente para virar uma estrela. Para acender a fusão do hidrogénio no núcleo - característica definidora de todas as estrelas - ele precisaria ter pelo menos 85 vezes a massa que possui atualmente.

Por que isso importa no Sistema Solar

O que este trabalho oferece é uma nova ferramenta para compreender Júpiter e o seu papel no Sistema Solar, onde se considera que ele tenha ajudado de forma crucial a estabilizar os planetas o suficiente para que a vida pudesse surgir na Terra.

"O que estabelecemos aqui é um marco valioso", diz Batygin. "Um ponto a partir do qual podemos reconstruir com mais confiança a evolução do nosso Sistema Solar."

A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.