Desde Copérnico, os cientistas têm movido lentamente a Terra para longe de seu "centro do universo" predeterminado. Os cientistas agora admitem que o Sol é uma estrela comum, nem muito quente, nem muito fria, nem muito brilhante, nem muito fraca, localizada em um lugar aleatório em uma galáxia espiral comum. Então, quando o telescópio Kepler começou sua busca por planetas em 2009, os cientistas esperavam encontrar sistemas planetários que se assemelhassem ao nosso sistema solar.
Em vez disso, Kepler descobriu os tipos de planetas que faltam em nosso sistema solar. Descobrimos que existem muito mais exoplanetas do que pensávamos: de "Júpiteres quentes" (planetas do tamanho de Júpiter) a "superterras" (planetas sólidos maciços que são maiores que o nosso). Dos 1.019 planetas confirmados e 4.178 candidatos descobertos até agora, apenas um sistema se parece com o nosso: com planetas terrestres perto da estrela e planetas gigantes um pouco mais distantes.
“Não temos ideia de por que nosso sistema solar é diferente e gostaríamos de obter uma resposta”, disse o cientista planetário Kevin Walsh, do Southwestern Research Institute, no Colorado, à revista Astrobiology.
Em uma tentativa de comparar o Sol e seus planetas com os novos sistemas estelares descobertos por Kepler, um par de astrônomos sugeriu que, quando jovem, nosso sistema solar pode ter contido até quatro planetas orbitando mais perto do Sol do que Vênus, e que após uma série de colisões catastróficas, apenas Mercúrio sobreviveu. …
“Um dos problemas em nosso sistema solar é que, pelos padrões de Kepler, Mercúrio está muito longe do Sol”, disse a cientista planetária Katrin Volk, da Universidade de British Columbia.
Wolf e seu colega Brett Gladman, da mesma universidade, sugeriram que, no início da vida, a maioria das estrelas é cercada por "sistemas de planetas internos compactados" (STIP). Com o tempo, as colisões destroem muitos desses planetas, deixando-os perto de 5 a 10% das estrelas observadas hoje.
Mas embora apenas alguns dos sistemas observados contenham STIPs, Wolf acredita que eles já prevaleceram - e o Sol poderia ser um desses sistemas, cujos planetas internos originais foram destruídos.
“Se o STIP se formasse facilmente, seria possível encontrá-los ao redor de todas as estrelas, após o que 90% deles foram destruídos”, diz Wolf.
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Walsh não estava envolvido neste estudo, mas dá as boas-vindas ao trabalho de Wolf em combinar o sistema solar com outros sistemas planetários através do uso de modelos para procurar planetas invisíveis que podem ter existido no passado.
“Podemos dizer que nunca pensamos nisso antes. Sempre tentamos igualar os planetas que vimos, mas não aqueles que não vimos. Agora o vemos ao redor de outras estrelas, então é uma boa pergunta."
Wolf e Gladman perceberam que um pequeno número de STIPs poderia esclarecer por que nosso sistema solar é tão diferente. Dois cientistas pegaram 13 sistemas observados pelo Kepler contendo mais de quatro planetas internos e executaram uma simulação de 10 milhões de anos deles. Em dez ocasiões, os planetas menores sofreram colisões violentas que mudaram a estrutura do sistema planetário. De acordo com os cientistas, os remanescentes provavelmente permanecerão estáveis por mais de 10 milhões de anos.
A equipe então executou outra série de simulações por um longo período de tempo para entender como os sistemas evoluíam à medida que se tornavam mais estáveis e para descobrir como as colisões foram distribuídas ao longo do tempo. Eles descobriram que metade dos sistemas colidiu, mas não mostrou nenhum sinal de desastre. Os sistemas colisionais permaneceram estáveis por quase toda a sua vida antes de os planetas começarem a colidir uns com os outros.
A modelagem mostrou que após 5 milhões de anos, aproximadamente 5 a 10% dos STIPs na amostra ainda não alcançaram estabilidade. Uma vez que os STIPs foram vistos apenas em 5 a 10% dos sistemas planetários observados pelo Kepler, isso pode significar que todos eles nasceram com o STIP, mas 90% dos STIPs foram destruídos no momento das observações do Kepler.
“Se todas as estrelas já tivessem um sistema STIP, isso significaria que nós (os designers de moda) simplesmente não o fizemos quando os planetas existiram”, diz Walsh. - Sempre tentamos construir modelos para obter nossos quatro planetas sólidos, ignorando a possibilidade de três a cinco planetas formarem ainda mais Terra dentro da órbita de Mercúrio. Seria incrível!.
Se tudo fosse assim, a Terra deixaria de ser uma estranha exceção às regras de formação de planetas, como mostram observações aleatórias. Em vez disso, ele se encaixaria perfeitamente e não exigiria uma explicação especial para sua existência. Se o sistema solar - e a Terra, portanto, for raro, isso poderia afetar a prevalência da vida no universo; mas se seguir os processos usuais de formação de sistemas planetários, então não haverá nada de tão incomum nisso.
Mercúrio sempre foi um problema para os cientistas planetários. Além de estar mais longe do Sol do que a maioria dos planetas vistos pelo Kepler, Mercúrio está densamente repleto de elementos pesados. Uma hipótese sobre sua estranha composição inclui uma colisão que varreu uma crosta leve do planeta e deixou para trás uma densa camada de ferro.
Ao mesmo tempo, os modelos do sistema solar retornaram muito material para explicar apenas Mercúrio. Para formar um planeta orbitando Mercúrio, as simulações requerem uma lacuna incomum - uma fronteira artificial - na poeira ao redor do jovem Sol que se estenderia quase metade da órbita atual da Terra. Se a lacuna se estendeu até a estrela, como muitos cientistas acreditam, este disco deve ter contido muito material.
Se a maioria dos sistemas planetários continha STIPs quando se formaram, o jovem sistema solar também poderia ter tido um. De acordo com Wolf, tal cenário eliminaria a necessidade de uma lacuna artificial no disco interno e explicaria um planeta rico em ferro. As colisões também permitiriam a densa composição de Mercúrio.
Para testar essa possibilidade, Wolf e Gladman realizaram simulações que adicionaram quatro planetas com massas da Lua e orbita menos da metade da distância da Terra ao Sol. Esses planetas não teriam afetado a formação de Vênus, Terra e Marte por 500 milhões de anos, apesar das colisões que ocorreram entre seus vizinhos sólidos. O Kepler chegou a esse cenário durante as primeiras simulações.
“Não é incomum ter alguns planetas instáveis e os outros não sentirem nada”, diz Wolf.
Quando os pequenos planetas internos colidiram entre si, eles encontraram um de dois destinos. Em alguns casos, a massa dos planetas em colisão foi disparada, mas depois consolidada em vários corpos. Em outros cenários mais destrutivos, menos de 10% da massa original permaneceu, e o resto explodiu em pequenos pedaços, espiralando em direção a uma estrela ou outros planetas. A diferença geralmente depende de quão rápido os planetas estão se movendo, colidindo uns com os outros; como acontece com uma colisão de carro, a alta velocidade leva a uma grande destruição.
Embora as outras observações de Kepler dos sistemas STIP mostrassem que três ou mais corpos grandes foram consolidados em um ou dois planetas de curto período, nosso sistema solar aparentemente naufragou até o fim. Nós só temos um sobrevivente.
