Uma classe peculiar de meteoritos ofereceu aos cientistas novas pistas sobre quando o planeta Júpiter tomou forma e vagou pelo sistema solar.

Os cientistas teorizam há anos que Júpiter provavelmente nem sempre esteve em sua órbita atual, que é cerca de cinco unidades astronômicas do sol (a distância da Terra ao sol é uma unidade astronômica). Uma linha de evidência que sugere uma migração jupiteriana lida com o tamanho de Marte. Marte é muito menor do que os modelos de acréscimo planetário prevêem. Uma explicação para isso é que Júpiter orbitou muito mais perto do Sol do que agora. Durante esse tempo, teria varrido muito do material necessário para criar Marte superdimensionado.

Mas, embora a maioria dos cientistas concorde que os planetas gigantes migram, o momento da formação e migração de Júpiter tem sido um mistério. É aí que entram os meteoritos.

Meteoritos conhecidos como condritos CB foram formados como objetos no início do sistema solar - provavelmente no atual cinturão de asteróides - colidindo uns com os outros com velocidade incrível. Este novo estudo, publicado no jornal Avanços da Ciência , usaram simulações de computador para mostrar que a imensa gravidade de Júpiter teria fornecido as condições certas para que esses impactos de hipervelocidade ocorressem. Isso, por sua vez, sugere que Júpiter estava perto de seu tamanho atual e sentado em algum lugar perto do cinturão de asteróides quando os côndrulos CB foram formados, que foi cerca de 5 milhões de anos após a formação dos primeiros sólidos do sistema solar.

"Mostramos que Júpiter teria agitado o cinturão de asteróides o suficiente para produzir as velocidades de alto impacto necessárias para formar esses condritos CB, "disse Brandon Johnson, um cientista planetário da Brown University que liderou a pesquisa. "Esses meteoritos representam a primeira vez que o sistema solar sentiu o incrível poder de Júpiter."

Estruturas estranhas

Os condritos são uma classe de meteoritos formados por côndrulos, minúsculas esferas de material previamente fundido, e estão entre os meteoritos mais comuns encontrados na Terra. Os condritos CB são um subtipo relativamente raro que há muito tempo fascina meteoríticos.

Parte do que torna os condritos CB tão interessantes é que todos os seus côndrulos datam de uma janela de tempo muito estreita no início do sistema solar. "Os côndrulos em outros meteoritos nos dão uma gama de idades diferentes, "Disse Johnson." Mas todos os condritos CB datam deste breve período, 5 milhões de anos após os primeiros sólidos do sistema solar. "

Mas para Johnson, que estuda a dinâmica do impacto, há algo mais interessante sobre os condritos CB:eles contêm grãos metálicos que parecem ter sido condensados ​​diretamente do ferro vaporizado.

"A vaporização do ferro requer impactos de velocidade realmente alta, "Disse Johnson." Você precisa ter uma velocidade de impacto de cerca de 20 quilômetros por segundo para começar a vaporizar o ferro, mas os modelos de computador tradicionais do início do sistema solar produzem apenas velocidades de impacto de cerca de 12 quilômetros por segundo na época em que os condritos CB foram formados. "

Então, Johnson trabalhou com Kevin Walsh do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado, para gerar novos modelos de computador do período de formação de côndrulos - modelos que incluem a presença de Júpiter perto da posição atual do cinturão de asteróides.

Aumento de gravidade

Grandes planetas geram muita gravidade, que pode atirar em objetos próximos em alta velocidade. A NASA costuma tirar proveito dessa dinâmica, balançando a espaçonave em torno dos planetas para gerar velocidade.

Walsh e Johnson incluíram em suas simulações um cenário da formação e migração de Júpiter considerado provável por muitos cientistas planetários. O cenário, conhecido como Grand Tack (termo derivado da vela), sugere que Júpiter se formou em algum lugar do sistema solar externo. Mas, à medida que acumulava sua espessa atmosfera, mudou a distribuição de massa na nebulosa solar gasosa que o cerca. Essa mudança na densidade de massa causou a migração do planeta, movendo-se para dentro em direção ao sol, aproximadamente onde o cinturão de asteróides está hoje. Mais tarde, a formação de Saturno criou um puxão gravitacional que puxou os dois planetas de volta para onde estão hoje.

"Quando incluímos o Grand Tack em nosso modelo na época em que os condritos CB se formaram, temos um grande pico nas velocidades de impacto no cinturão de asteróides, "Walsh disse." As velocidades geradas em nossos modelos são facilmente rápidas o suficiente para explicar o ferro vaporizado nos condritos CB. "

A colisão mais extrema no modelo foi um objeto com um diâmetro de 90 quilômetros colidindo com um corpo de 300 quilômetros a uma velocidade de cerca de 33 quilômetros por segundo. Tal colisão teria vaporizado de 30 a 60 por cento do núcleo de ferro do corpo maior, fornecendo amplo material para condritos CB.

Os modelos também mostram que o aumento nas velocidades de impacto teria vida curta, durando apenas cerca de 500, 000 anos ou mais (um piscar de olhos na escala de tempo cósmica). That short timescale allowed the researchers to conclude that Jupiter formed and migrated at roughly the same time the CB chondrites formed.

The researchers say that while the study is strong evidence for the Grand Tack migration scenario, it doesn't necessarily preclude other migration scenarios. "It's possible that Jupiter formed closer to the sun and then migrated outward, rather than the in then out migration of the Grand Tack, "Disse Johnson.

Whatever the scenario, the study provides strong constraints on the timing of Jupiter's presence in the inner solar system.

"Em retrospecto, it seems obvious that you would need something like Jupiter to stir the asteroid belt up this much, " Johnson said. "We just needed to create these models and calculate the impact speeds to connect the dots."