Cientistas planetários da Universidade do Arizona dizem ter descoberto um tipo inteiramente novo de colisão cósmica.
Plutão e Caronte são o maior sistema binário na população conhecida de objetos transnetunianos no Sistema Solar exterior. Seu eixo orbital externo compartilhado sugere uma história evolutiva ligada e uma origem colisional. Seus raios, 1.200 km e 600 km, respectivamente, e a ampla órbita circular de Caronte de cerca de 16 raios de Plutão requerem um mecanismo de formação que coloque uma grande fração de massa em órbita, com momento angular suficiente para impulsionar a expansão orbital das marés. Denton e outros. modelou numericamente a captura colisional de Caronte por Plutão usando simulações que incluem a resistência do material. Crédito da imagem: Denton e outros., doi: 10.1038/s41561-024-01612-0.
Durante décadas, os investigadores planetários teorizaram que a lua invulgarmente grande de Plutão, Caronte, se formou através de um processo semelhante ao da Lua da Terra – uma colisão massiva seguida pelo estiramento e deformação de corpos semelhantes a fluidos.
Este modelo funcionou bem para o sistema Terra-Lua, onde o calor intenso e as massas maiores envolvidas faziam com que os corpos em colisão se comportassem mais como fluidos.
No entanto, quando aplicada ao sistema Plutão-Caronte, mais pequeno e mais frio, esta abordagem ignorou um factor crucial: a integridade estrutural da rocha e do gelo.
“Plutão e Caronte são diferentes – são mais pequenos, mais frios e feitos principalmente de rocha e gelo,” disse a Dra. Adeene Denton, investigadora de pós-doutoramento no Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona.
“Quando consideramos a resistência real desses materiais, descobrimos algo completamente inesperado.”
Usando simulações de impacto avançadas, os autores descobriram que, em vez de se alongarem durante a colisão, Plutão e o proto-Caronte ficaram temporariamente colados, rodando como um único objeto em forma de boneco de neve antes de se separarem no sistema binário que observamos hoje.
Um sistema binário ocorre quando dois corpos celestes orbitam em torno de um centro de massa comum.
“A maioria dos cenários de colisão planetária são classificados como ‘atropelar e fugir’ ou ‘raspar e fundir’”, disse o Dr. Denton.
“O que descobrimos é algo completamente diferente – um cenário de ‘beijo e captura’ onde os corpos colidem, ficam juntos brevemente e depois se separam enquanto permanecem gravitacionalmente ligados.”
“O que há de interessante neste estudo é que os parâmetros do modelo que funcionam para capturar Caronte acabam colocando-o na órbita certa. Você acerta duas coisas pelo preço de uma”, disse o professor Erik Asphaug, também do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona.
O estudo também sugere que tanto Plutão como Caronte permaneceram intactos durante a colisão, preservando grande parte da sua composição original.
Isto desafia os modelos anteriores que sugeriam extensa deformação e mistura durante o impacto.
Além disso, o processo de colisão, incluindo o atrito das marés à medida que os corpos se separavam, depositou um calor interno considerável em ambos os corpos, o que pode fornecer um mecanismo para Plutão desenvolver um oceano subterrâneo sem exigir a formação no Sistema Solar mais radioativo, muito inicial – uma restrição de tempo que tem preocupado os cientistas planetários.
“Caronte foi capturado relativamente intacto no nosso cenário, mantendo o seu núcleo e a maior parte do seu manto, o que implica que Caronte pode ser tão antigo como Plutão”, disseram os investigadores.
Deles trabalhar aparece hoje no jornal Geociências da Natureza.
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CA Denton e outros. Captura de um antigo Caronte em torno de Plutão. Nat. Geociênciaspublicado on-line em 6 de janeiro de 2025; doi: 10.1038/s41561-024-01612-0
