Há milhares de milhões de anos, nos confins gelados do nosso Sistema Solar, dois mundos gelados colidiram. Em vez de se destruírem mutuamente numa catástrofe cósmica, giraram juntos como um boneco de neve celestial, separando-se finalmente, mas permanecendo para sempre ligados em órbita. Foi assim que Plutão e a sua maior lua, Caronte, tiveram origem, de acordo com um novo estudo da Universidade do Arizona que desafia décadas de pressupostos científicos.

Um estudo liderado por Adeene Denton, bolseira de pós-doutoramento da NASA que realizou a investigação no Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona, EUA, revelou este inesperado mecanismo de "beijo e captura", que pode ajudar os cientistas a compreender melhor como os corpos planetários se formam e evoluem. Ao considerarem algo que os cientistas planetários tinham ignorado durante décadas - a força estrutural dos mundos frios e gelados - os investigadores descobriram um tipo inteiramente novo de colisão cósmica.

Os resultados foram publicados na revista Nature Geoscience.

Durante décadas, os cientistas teorizaram que a lua invulgarmente grande de Plutão, Caronte, foi formada através de um processo semelhante ao da Lua da Terra - uma colisão massiva seguida do alongamento e deformação de corpos semelhantes a fluidos, disse Denton. Este modelo funcionou bem para o sistema Terra-Lua, onde o calor intenso e as grandes massas envolvidas significavam que os corpos em colisão se comportavam mais como fluidos. No entanto, quando aplicado ao sistema Plutão-Caronte, mais pequeno e mais frio, esta abordagem ignorou um fator 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. Quando tivemos em conta a força real destes materiais, descobrimos algo completamente inesperado", disse Denton.

Usando simulações avançadas de impacto no "cluster" de computação de alto desempenho da Universidade do Arizona, a equipa de investigação descobriu que, em vez de se esticarem como pasta de modelar durante a colisão, Plutão e o proto-Caronte ficaram temporariamente colados, girando 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, tal como dois patinadores artísticos que giram de mãos dadas.

Vista oblíqua da proposta de "beijo e captura" de Caronte por Plutão, vista horas após a colisão, na altura da separação. Crédito: Robert Melikyan e Adeene Denton

"A maior parte dos cenários de colisão planetária são classificados como 'toca e foge' ou 'raspa e funde'". O que descobrimos é algo completamente diferente - um cenário de 'beijo e captura' em que os corpos colidem, ficam juntos por pouco tempo e depois separam-se, mantendo-se gravitacionalmente ligados", disse Denton.

"O mais interessante deste estudo é que os parâmetros do modelo que funcionam para capturar Caronte acabam por colocá-lo na órbita correta. Conseguimos duas coisas certas pelo 'preço' de uma", disse o autor sénior do estudo, Erik Asphaug, professor do Laboratório Lunar e Planetário.

O estudo também sugere que tanto Plutão como Caronte permaneceram praticamente intactos durante a colisão, com grande parte da sua composição original preservada. Isto desafia os modelos anteriores que sugeriam uma extensa deformação e mistura durante o impacto, disse Denton. Adicionalmente, o processo de colisão, incluindo a fricção 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 subsuperficial sem necessitar de formação no Sistema Solar mais radioativo dos primórdios - uma restrição temporal que tem incomodado os cientistas planetários.

A equipa de investigação já está a planear estudos de seguimento para explorar várias áreas chave. A equipa quer investigar como as forças de maré influenciaram a evolução inicial de Plutão e Caronte quando estavam muito mais próximos, analisar como este cenário de formação se alinha com as características geológicas atuais de Plutão, e examinar se processos semelhantes podem explicar a formação de outros sistemas binários.

"Estamos particularmente interessados em compreender como esta configuração inicial afeta a evolução geológica de Plutão", disse Denton. "O calor do impacto e as forças de maré subsequentes podem ter desempenhado um papel crucial na formação das características que vemos atualmente na superfície de Plutão".

// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// SwRI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Geoscience)

Quer saber mais?

Notícias relacionadas:
EurekAlert!
Astronomy
SPACE.com
Universe Today
New Scientist
PHYSORG
ScienceAlert
COSMOS
Science News
ScienceDaily
Forbes
Newsweek
Gizmodo
Observador
ZAP.aeiou

Plutão:
NASA
Wikipedia

Caronte:
NASA
Wikipedia

Sistema binário:
Wikipedia