Até muito recentemente, pensávamos que nosso sistema solar era o protótipo, ao longo do qual outros sistemas planetários deveriam ser construídos. Pensamos que havia duas classes de planetas: mundos sólidos, que encontramos agrupados nas regiões internas, e gigantes gasosos que estão mais distantes. No início da década de 1990, começamos a detectar planetas próximos a outras estrelas e, então, descobrimos que nosso sistema solar não é totalmente normal. Em um novo artigo que foi aceito para publicação esta semana, dois astrofísicos da Universidade de Columbia tentaram descobrir o porquê.
Acontece que ter pequenos planetas sólidos no sistema solar interno e grandes gigantes gasosos no externo não é totalmente normal. Gigantes gasosos e planetas rochosos podem ser encontrados em todos os lugares, e planetas grandes têm exatamente as mesmas chances de estar mais perto de sua estrela que os pequenos. Os planetas que encontramos mostraram que nada impede que gigantes gasosos se tornem "Júpiteres quentes", ainda mais - eles fazem isso com bastante frequência. A segunda surpresa é ainda mais surpreendente, e para ela vale o trabalho pioneiro do observatório espacial Kepler da NASA. Embora mundos sólidos do tamanho da Terra - maiores e menores - sejam tão comuns quanto mundos do tamanho de Netuno e Júpiter, existe uma terceira classe de planetas, o mais comum de todos. Entre os tamanhos da Terra e de Netuno, existe uma opção que esquecemos: uma superterra (ou mini-Netuno). E, como se viu, a super-terra é maior do que qualquer outro planeta.
A primeira pergunta que surgiu para nós: por que essa classe de mundos incríveis é tão densamente povoada? Mas, à medida que nossos modelos de formações planetárias próximas às estrelas melhoraram, começamos a ver que, junto com os planetas sobreviventes, uma distribuição uniforme apareceu. Os mundos que eram muito pouco massivos, como regra, eram absorvidos, jogados fora ou lançados ao Sol por outros corpos. Conforme a massa do planeta aumentava, também aumentava a probabilidade de sua sobrevivência. Quanto mais massivo for o mundo - de preferência três vezes mais massivo que a Terra - mais provavelmente sua atração gravitacional o envolverá em hidrogênio e hélio. Esses mundos de massa intermediária devem estar em algum lugar entre planetas rochosos e gigantes gasosos. Mas se você procurar mundos cada vez mais massivos, verá que existem cada vez menos. O universo não gera um número excessivo de mundos massivos simplesmente porque possui matéria-prima. Levaria 317 de nossos planetas para formar Júpiter sozinho.
À medida que nossa compreensão da educação planetária melhorou, começamos a ter questões substantivas. Se as superterras fossem o tipo de mundo mais comum, então o que há de tão especial no sistema solar que não temos uma única superterra? As opções são interessantes, mas decepcionantes:
- Jovens superteras formadas, mas não sobreviveram, podem ter sido expulsas junto com a migração de planetas gigantes.
- Todo o sistema solar interno se formou antes de Júpiter se mover para fora, e os mundos sólidos revelaram-se pequenos, porque se formaram tarde, quando todo o material já havia sido gasto.
- Nossos gigantes gasosos massivos e o Sol agarraram o primeiro material formador de planetas, sem deixar chance para a super-terra.
No entanto, usando os mais recentes desenvolvimentos em previsão probabilística, os cientistas Jinjin Chen e David Kipping surgiram com uma explicação nova, interessante e completa. Talvez estivéssemos muito errados.
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Na maioria dos casos, quando observamos planetas, sabíamos a massa ou o raio, mas não os dois parâmetros ao mesmo tempo. Mas sem conhecer um parâmetro, é impossível entender com que tipo de mundo estamos lidando, com um sólido como a Terra ou com um gasoso como Netuno. Imagine dois mundos completamente diferentes, cada um dos quais é três vezes mais massivo do que a Terra: um tem um núcleo sólido de 2,8 massas terrestres com uma fina camada de gás ao seu redor e o outro tem um núcleo sólido de 1,5 massas terrestres e a mesma quantidade de gás na atmosfera. O primeiro planeta será semelhante à Terra, mas na realidade é uma super-Terra: maior, mais massiva e com uma atmosfera mais fina. O segundo planeta será mais parecido com um mini-netuno: 10.000 quilômetros de "atmosfera" acima de uma superfície sólida em todas as direções, e a pressão na superfície irá esmagar instantaneamente qualquer vida que conhecemos.
As descobertas de Chen e Kipping nos permitem traçar com precisão a linha entre as super-Terras e o mini-Netuno. Eles apresentaram um esquema de classificação que ultrapassa em muito nossas terríveis estimativas anteriores. Sua variante:
- Qualquer mundo com peso inferior a 2,0 ± 0,6 Terra provavelmente será sólido.
- Qualquer mundo entre 2,0 e 130 massas terrestres será semelhante a Netuno.
- Qualquer coisa mais massiva do que 8% do nosso Sol será uma estrela.
- Isso é tudo. Outra classificação, segundo os astrofísicos, seria um disparate completo.
Também nos diz que a maioria dos mundos que chamamos de "superlands" estão na verdade localizados na extremidade de baixa massa de mundos semelhantes a Netuno, confirmando uma suspeita de longa data. Para planetas encontrados pelo método de trânsito, um mundo sólido com massa de 2,0 Terras será cerca de 25% maior em raio que a Terra; se mais, é quase certo que seja um mundo parecido com o de Netuno, com uma enorme camada de hidrogênio-hélio.
E você sabe por que não existem superterras em nosso sistema solar? Porque com massas de 50% e 40% desse limiar de trânsito, respectivamente, Terra e Vênus são exatamente as superterras que procuramos: planetas sólidos com grande massa. A próxima "classe" de planetas será de mundos semelhantes a Netuno, e temos três deles.
“Um grande número de planetas descobertos com uma massa de 2 a 10 Terras é freqüentemente citado como evidência de que as superterras são muito comuns e nosso sistema solar acaba sendo incomum”, escrevem os autores. “No entanto, se a fronteira entre os mundos terrestre e netuniano for deslocada para 2 massas terrestres, o sistema solar não será mais incomum. Por nossa definição, apenas três dos oito planetas do sistema solar são mundos netunianos, que são o tipo mais comum de planetas em torno de outras estrelas do tipo solar."
Em outras palavras, é verdade que não existem planetas em nosso sistema solar entre duas e dez massas terrestres, e isso por si só é raro. Mas esta não é a melhor maneira de classificar planetas; eles são apenas parte da gama de mundos netunianos, e temos três deles. Acontece que estávamos completamente errados sobre o problema da perda de superlands. Se considerarmos corretamente, haverá duas conclusões interessantes: o que chamamos de superterras não se parece em nada com a Terra, e não há problema, porque nada desapareceu em nosso sistema solar.
ILYA KHEL
