O gigante de gás / gelo Urano tem sido uma fonte de mistério para os astrônomos. Além de apresentar algumas anomalias térmicas e um campo magnético descentralizado, o planeta também é único, pois é o único no Sistema Solar a girar de lado. Com uma inclinação axial de 98 °, o planeta experimenta estações radicais e um ciclo dia-noite nos pólos, onde um único dia e noite duram 42 anos cada.
Graças a um novo estudo liderado por pesquisadores da Universidade de Durham, a razão desses mistérios pode finalmente ter sido encontrada. Com a ajuda de pesquisadores da NASA e de várias organizações científicas, a equipe conduziu simulações que indicavam como Urano pode ter sofrido um impacto maciço em seu passado. Isso não apenas explica a extrema inclinação e o campo magnético do planeta, mas também explica por que a atmosfera externa do planeta é tão fria.
O estudo, “Consequências de impactos gigantescos em Urano precoce para rotação, estrutura interna, detritos e erosão atmosférica”, apareceu recentemente em O Jornal Astrofísico. O estudo foi liderado por Jacob Kegerreis, pesquisador de PhD do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, e incluiu membros do Instituto de Pesquisa Ambiental da Área da Baía (BAER), do Centro de Pesquisa Ames da NASA, do Laboratório Nacional Los Alamos, do Descartes Labs, da Universidade de Washington e UC Santa Cruz.
Para o estudo deles, financiado pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia, Royal Society, NASA e Laboratório Nacional de Los Alamos, a equipe realizou as primeiras simulações em computador de alta resolução de como colisões maciças com Urano afetariam o planeta. evolução. Como Kegerries explicou em um recente comunicado de imprensa da Universidade de Durham:
“Urano gira de lado, com o eixo apontando quase perpendicularmente aos de todos os outros planetas do sistema solar. Isso quase certamente foi causado por um impacto gigantesco, mas sabemos muito pouco sobre como isso realmente aconteceu e de que outra forma um evento tão violento afetou o planeta. ”
Para determinar como um impacto gigante afetaria Urano, a equipe realizou um conjunto de simulações de hidrodinâmica de partículas suavizadas (SPH), que também foram usadas no passado para modelar o impacto gigante que levou à formação da Lua (também conhecido como Impacto Gigante). Teoria). Ao todo, a equipe executou mais de 50 cenários de impacto diferentes usando um computador de alta potência para ver se ele recriaria as condições que moldaram Urano.
No final, as simulações confirmaram que a posição inclinada de Urano foi causada por uma colisão com um objeto maciço (entre duas e três massas terrestres) que ocorreu cerca de 4 bilhões de anos atrás - ou seja, durante a formação do Sistema Solar. Isso foi consistente com um estudo anterior que indicou que um impacto em um jovem proto-planeta feito de rocha e gelo poderia ter sido responsável pela inclinação axial de Urano.
“Nossas descobertas confirmam que o resultado mais provável foi que o jovem Urano esteve envolvido em uma colisão cataclísmica com um objeto duas vezes a massa da Terra, se não maior, derrubando-o de lado e pondo em andamento os eventos que ajudaram a criar o planeta vemos hoje - disse Kegerries.
Além disso, as simulações responderam a perguntas fundamentais sobre Urano levantadas em resposta a estudos anteriores. Essencialmente, os cientistas se perguntaram como Urano poderia reter sua atmosfera após uma colisão violenta, que teoricamente teria explodido suas camadas externas de hidrogênio e gás hélio. De acordo com as simulações da equipe, isso era mais provável porque o impacto atingiu um golpe em Urano.
Isso teria sido suficiente para alterar a inclinação de Urano, mas não era forte o suficiente para remover sua atmosfera externa. Além disso, suas simulações indicaram que o impacto poderia ter lançado rochas e gelo em órbita ao redor do planeta. Isso poderia ter se fundido para formar os satélites internos do planeta e alterado a rotação de quaisquer luas pré-existentes já em órbita ao redor de Urano.
Por último, mas não menos importante, as simulações ofereceram uma possível explicação de como Urano conseguiu seu campo magnético descentralizado e suas anomalias térmicas. Em suma, o impacto poderia ter criado gelo derretido e pedaços irregulares de rocha dentro do planeta (representando, portanto, seu campo magnético). Também poderia ter criado uma fina camada de detritos perto da borda da camada de gelo do planeta, que reteria o calor interno, o que poderia explicar por que a atmosfera externa de Urano experimenta temperaturas extremamente baixas de -216 ° C (-357 ° F).
Além de ajudar os astrônomos a entender Urano, um dos planetas menos compreendidos no Sistema Solar, o estudo também tem implicações quando se trata do estudo de exoplanetas. Até agora, a maioria dos planetas descobertos em outros sistemas estelares eram comparáveis em tamanho e massa a Urano. Como tal, os pesquisadores esperam que suas descobertas lançem luz sobre as composições químicas deste planeta e expliquem como elas evoluíram.
Como afirmou o Dr. Luis Teodoro - do Instituto BAER e do Centro de Pesquisa Ames da NASA - e um dos coautores do artigo: “Todas as evidências apontam para impactos gigantes sendo frequentes durante a formação do planeta e, com esse tipo de pesquisa, agora estão obtendo mais informações sobre seus efeitos em exoplanetas potencialmente habitáveis ".
Nos próximos anos, missões adicionais estão planejadas para estudar o Sistema Solar externo e os planetas gigantes. Esses estudos não apenas ajudarão os astrônomos a entender como o nosso Sistema Solar evoluiu, mas também poderão nos dizer qual o papel que os gigantes gasosos desempenham quando se trata de habitabilidade.
