Meteoritos

Quantos anos tem Júpiter?

2024

Esta pode parecer uma pergunta fácil de responder: é a mesma idade do sistema solar, 4,56 bilhões de anos.

Mas esse não é realmente o caso. O sistema solar não surgiu instantaneamente ; levou algum tempo para se formar. Não está claro por quanto tempo e depende do que você usa para iniciar o relógio. Foi quando a nuvem de gás e poeira a partir da qual o Sol e os planetas se formaram começou a entrar em colapso? Ou quando o Sol ligou, fundindo hidrogênio em seu núcleo , tornando-se uma estrela de pleno direito?

Um bom ponto de partida é quando o material sólido começa a se condensar do disco de material que gira em torno do proto-Sol, formando pequenos grãos de minerais. Isso foi datado de 4.568 bilhões de anos atrás e é um bom lugar para iniciar o relógio.

Depois desse tempo, o material começou a grudar mais, ficou cada vez maior e acabou formando os planetas. Mas os detalhes contam!

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Concepção artística de um disco protoplanetário. Como o nosso quando era jovem, um grande planeta em processo de formação abre uma grande lacuna no disco. Crédito: Karen L. Teramura, UH IfA

Uma ideia é que Júpiter cresceu a partir de protoplanetas menores, objetos maiores do que cerca de 1000 quilômetros através dos quais eles próprios cresceram de rochas e seixos muito menores. As estimativas de quanto tempo isso levou variam, variando de 1 a 10 milhões de anos a partir do tempo zero. Mas essa é uma ampla gama! Como Júpiter é tão grande, afeta tudo ao seu redor, sabendo por quanto tempo isto levou para chegar ao seu tamanho enorme é importante para entender o que outro estava acontecendo no sistema solar na época.

Um novo artigo acaba de ser publicado alegar que Júpiter cresceu muito rapidamente, perto da marca de 1 milhão de anos. E vem do que parece ser uma fonte estranha: meteoritos.

Os meteoritos vêm principalmente de asteróides, que tendem a orbitar o Sol entre Marte e Júpiter. Asteróides são restos de entulho do início do sistema solar, material que nunca se tornou um planeta. Temos muitas evidências de que havia asteróides que ficaram muito grandes e foram posteriormente destruídos, presumivelmente despedaçados por impactos gigantescos de outros asteróides. Quando os asteróides se chocam, criam detritos que também orbitam o sol. Às vezes, suas órbitas cruzam a da Terra e caem na superfície do nosso planeta, onde podemos pegá-los e estudá-los: os meteoritos.

Os próprios meteoritos vêm em muitos sabores diferentes. Alguns são mais rochosos, alguns têm alto teor de carbono, alguns são metálicos. Isso reflete seu passado: onde no disco do sistema solar eles se formaram (por exemplo, mais perto do Sol do que na órbita de Júpiter, ou mais longe), se eles já fizeram parte de um corpo maior que foi interrompido, se eles próprios foram impactados ao longo do tempo , e assim por diante.

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No novo trabalho, os cientistas planetários examinaram a presença de tungstênio e molibdênio em meteoritos. Eles escolheram esses metais porque são densos. No início do sistema solar, quando um objeto ficava grande o suficiente para ter gravidade apreciável (talvez cerca de 1000 km de tamanho), materiais pesados como ferro, tungstênio e molibdênio afundavam até o núcleo. Se encontrarmos um meteorito com muitos elementos pesados, provavelmente veio de um corpo maior que se estilhaçou; isso teria acontecido na época em que os planetas gigantes se formaram, uma vez que sua gravidade agitou as coisas e teria sido a causa de planetesimais estilhaçados.

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Eles não procuraram apenas tungstênio e molibdênio; eles olharam para diferentes isótopos . Esses são átomos que têm o mesmo número de prótons em seu núcleo, mas diferentes números de nêutrons. Eles fizeram isso porque diferentes isótopos se formam a partir de diferentes processos radioativos, e estes levam diferentes quantidades de tempo. Ao medir as quantidades relativas de isótopos em uma amostra, eles podem ter uma boa ideia de quantos anos ele tem e também onde no disco protoplanetário ele se formou .

O que eles descobriram é que as razões de isótopos dividem os meteoritos em dois grupos distintos que coexistiram no tempo, mas foram separados no espaço começando cerca de 1 milhão de anos depois que os planetas começaram a se formar . Além disso, esses dois grupos podem ser separados em uns mais próximos do Sol do que Júpiter e outros mais distantes.

Algo deve ter separado o material que os formou, e o culpado mais provável é o próprio Júpiter; sua gravidade literalmente dividiu o disco em dois, abrindo uma lacuna nele. Os meteoritos que se formaram mais longe eram distintos do que os mais próximos. Isso significa que Júpiter já devia ser massivo o suficiente para afetar seu ambiente apenas 1 milhão de anos após o início da formação planetária.

Eles concluíram que o núcleo de Júpiter cresceu rapidamente e já estava perto de 20 vezes a massa da Terra depois de um milhão de anos. Em seguida, cresceu mais lentamente para cerca de 50 vezes a massa da Terra após cerca de 4 milhões de anos. Eventualmente, consumiu gás suficiente ao seu redor para crescer até sua atual massa monstruosa de mais de 300 Terras.

Então, caso encerrado, certo? Bem não. Há outra ideia que Júpiter não cresceu de baixo para cima, pelo acréscimo de corpos menores em corpos maiores. Em vez disso, ele pode ter se formado de cima para baixo, condensando-se diretamente do disco, devido a uma instabilidade gravitacional que basicamente colapsou grande parte do disco rapidamente. Se for esse o caso, Júpiter não teria nenhum núcleo!

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Ser capaz de descobrir se Júpiter tem um núcleo ou não ajudaria a distinguir as duas hipóteses. Essa é uma das principais razões pelas quais a maravilhosa sonda Juno foi enviada a Júpiter, na verdade. Os dados ainda estão chegando, mas os resultados preliminares são de que Júpiter tem um núcleo. Tipo. Enlouquecedoramente, o núcleo parece piegas , e maior do que o esperado. Esses resultados estão entre as duas hipóteses e não excluem nenhuma delas! Então ainda não sabemos. Esperançosamente, mais dados da sonda conforme ela continua a orbitar o planeta gigante ajudará a determinar o que é o quê.

Então, embora este novo estudo seja muito interessante e muito inteligente, eu diria que não é uma arma fumegante.

Todo esse esforço científico de tentar descobrir o que aconteceu no início do sistema solar é interessante para mim. Claro que a ciência é interessante, mas as tentativas de entendê-la são em si realmente interessantes! Os cientistas vêm trabalhando nisso há anos, mas estamos apenas começando a ser capazes de aplicar modelos computacionais sofisticados da física para ver como os objetos naquela época se comportavam. Portanto, não é uma ideia totalmente nova, nem está totalmente estabelecida. Isso significa que os dados geralmente chegam aos poucos, muitas ideias são lançadas, simulações de computador são feitas, algumas coisas são descartadas, outras ainda estão em andamento. Por tudo isso, vejo papéis indo e vindo com hipóteses que se contradizem, porque ninguém tem essa evidência definitiva.

Veja bem, isso não é uma fraqueza. É uma força! A ciência geralmente não é um processo eureka; leva tempo para descobrir, e quando você tem muitas pessoas com ideias diferentes, o processo é confuso. Mas o arco da ciência se inclina para a verdade. Com o tempo, à medida que fazemos melhores instrumentos de observação (neste caso, telescópios e espaçonaves), fazemos mais experimentos e usamos modelos mais avançados, entendemos melhor as coisas.

Esses novos resultados indicam que Júpiter se formou rapidamente e é o planeta mais antigo do sistema solar; pelo que podemos dizer, a Terra se formou ao longo de 10-100 milhões de anos depois que as primeiras partículas começaram a se reunir. Isso pode estar certo. Pode não ser. Mas de qualquer forma, Júpiter é um objeto de intenso interesse e digno de nosso estudo.

Caramba, de qualquer forma, é nosso irmão mais velho. Acho que é uma boa ideia conhecê-lo melhor.

Crédito da imagem: Thought Cafe e Crash Course Astronomy