A beleza e os mistérios da lua sempre fascinaram a humanidade. Na imensidão do universo, há diversos satélites naturais como a nossa lua, algumas como uma superfície rochosa, outras com um manto oceânico ou cobertos de gelo, mas uma categoria estranha permaneceu visivelmente ausente de nossa vizinhança cósmica: luas gasosas.
Será que temos sorte pequena na loteria do universo ou há uma razão fundamental para sua escassez?
No nosso sistema solar, as luas mais importantes são luas rochosas, luas oceânicas como Europa e Encélado, e luas geladas como Tritão. As luas gasosas, no entanto, não estão muito presentes nesta programação.
Apesar de o nosso sistema solar não possuir luas gasosas, os olhos atentos dos astrônomos identificaram duas possíveis exoluas gasosas fora da nossa vizinhança celestial. Esses gigantes gasosos são únicos porque orbitam outros gigantes gasosos, o que aumenta ainda mais o mistério de sua origem.
Para compreendermos a escassez de luas gasosas no nosso sistema solar, devemos, primeiramente, focar na formação de gigantes gasosos.
A formação de gigantes gasosos
Para compreendermos a escassez de luas gasosas no nosso sistema solar, devemos, primeiramente, focar na formação de gigantes gasosos, que pode ocorrer por dois mecanismos principais: “de baixo para cima” e “de cima para baixo”.
Os planetas do sistema solar formaram-se num disco protoplanetário num processo de acreção central de baixo para cima.Fonte: NASA/FUSE/Lynette Cook
Formação de baixo para cima
A formação ascendente, também conhecida como “acréscimo de núcleo”, teve um papel crucial na formação dos gigantes gasosos que compõem o nosso sistema solar. Há milhares de anos, o nosso Sol estava cercado por um disco rodopiante de gás e poeira. Em meio a este fluxo turbulento, os corpos rochosos foram se acumulando de forma gradual, aumentando de tamanho à medida que acumulavam detritos.
Alguns cresceram e ficaram colossais, com massas rivalizando com as de Júpiter. Estes corpos massivos eventualmente acumularam gravidade suficiente para atrair e reter quantidades significativas de gás do disco protoplanetário circundante.
O tamanho exato que alcançaram dependia da força gravitacional e do gás disponível. Este processo nos trouxe os gigantes gasosos Júpiter e Saturno, bem como os gigantes gelados Urano e Netuno.
A lua de Saturno, Titã, a única lua do sistema solar com atmosfera.Fonte: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Formação de cima para baixo
Em contraste, o modelo “de cima para baixo” vê gigantes gasosos formando-se diretamente a partir do colapso de nuvens de gás, semelhante ao nascimento de estrelas. No entanto, há um problema: esse processo tem um limite mínimo de massa, conhecido como “limite de opacidade para fragmentação”.
À medida que uma nuvem de gás se contrai sob a sua própria atração gravitacional, ela aquece. Mas o gás quente expande-se naturalmente, por isso, para continuar a contrair-se, deve irradiar calor.
Essa dissipação de calor é crucial para que a nuvem continue em colapso. No entanto, à medida que a nuvem encolhe, a sua poeira torna-se mais densa e opaca, tornando a dissipação de calor menos eficiente. Consequentemente, o processo torna-se ineficaz para objetos menores que cerca de três vezes a massa de Júpiter
A indescritível lua gasosa
Os processos de formação descritos acima têm implicações para a formação de luas no nosso sistema solar. A maioria das luas em nosso quintal cósmico emergiu através do processo de acreção de núcleo de baixo para cima, mas os materiais disponíveis já estavam em sua maioria esgotados, deixando pouco para a formação da lua.
O candidato a exolua Kepler-1625b-i, planeta que orbita e a estrela no centro do sistema estelar.Fonte: NASA, ESA e L. Hustak (STScI)
Além disso, a abordagem de cima para baixo não poderia ser aplicada, uma vez que não havia gás suficiente para criar uma lua substancial. Entretanto, existem algumas esquisitices celestiais.
A lua da Terra, por exemplo, provavelmente se formou a partir de detritos ejetados durante uma colisão colossal com um protoplaneta do tamanho de Marte. No entanto, este mecanismo não seria suficiente para a criação de luas gasosas.
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