p Uma equipe de pesquisadores apresentou um novo modelo para a origem dos anéis de Saturno com base em resultados de simulações de computador. Os resultados das simulações também são aplicáveis ​​a anéis de outros planetas gigantes e explicam as diferenças de composição entre os anéis de Saturno e Urano. Os resultados foram publicados em 6 de outubro na versão online do Icaro . p O autor principal do artigo é HYODO Ryuki (Kobe University, Escola de Pós-Graduação em Ciências), e os co-autores são o Professor Sébastien Charnoz (Instituto de Physique du Globe / Université Paris Diderot), Professor OHTSUKI Keiji (Universidade de Kobe, Escola de Pós-Graduação em Ciências), e Professor Associado do Projeto GENDA Hidenori (Earth-Life Science Institute, Instituto de Tecnologia de Tóquio).

p Os planetas gigantes em nosso sistema solar têm anéis muito diversos. As observações mostram que os anéis de Saturno são feitos de mais de 95% de partículas de gelo, enquanto os anéis de Urano e Netuno são mais escuros e podem ter maior conteúdo de rocha. Uma vez que os anéis de Saturno foram observados pela primeira vez no século 17, a investigação dos anéis se expandiu de telescópios baseados na Terra para espaçonaves como Voyagers e Cassini. Contudo, a origem dos anéis ainda não era clara e os mecanismos que levam aos diversos sistemas de anéis eram desconhecidos.

p O presente estudo concentrou-se no período denominado Tardio de Bombardeio Pesado, que se acredita ter ocorrido há 4 bilhões de anos em nosso sistema solar, quando os planetas gigantes passaram por migração orbital. Pensa-se que vários milhares de objetos do tamanho de Plutão (um quinto do tamanho da Terra) do cinturão de Kuiper existiram no sistema solar exterior além de Netuno. Primeiro, os pesquisadores calcularam a probabilidade de que esses grandes objetos passassem perto o suficiente dos planetas gigantes para serem destruídos por sua força de maré durante o Bombardeio Pesado Tardio. Os resultados mostraram que Saturno, Urano e Netuno tiveram encontros íntimos com esses grandes objetos celestes várias vezes.

p Em seguida, o grupo usou simulações de computador para investigar a interrupção desses objetos do cinturão de Kuiper pela força das marés quando eles passaram nas proximidades dos planetas gigantes (ver Figura 2a). Os resultados das simulações variaram dependendo das condições iniciais, como a rotação dos objetos que passam e sua distância mínima de aproximação ao planeta. No entanto, eles descobriram que, em muitos casos, fragmentos compreendendo 0,1-10% da massa inicial dos objetos que passavam foram capturados em órbitas ao redor do planeta (ver Figuras 2a, b). A massa combinada desses fragmentos capturados foi considerada suficiente para explicar a massa dos anéis atuais em torno de Saturno e Urano. Em outras palavras, esses anéis planetários foram formados quando objetos suficientemente grandes passaram muito perto de gigantes e foram destruídos.

p Os pesquisadores também simularam a evolução de longo prazo dos fragmentos capturados usando supercomputadores no Observatório Astronômico Nacional do Japão. A partir dessas simulações, eles descobriram que fragmentos capturados com um tamanho inicial de vários quilômetros devem sofrer colisões de alta velocidade repetidamente e são gradualmente quebrados em pequenos pedaços. Também se espera que tais colisões entre fragmentos circularizem suas órbitas e levem à formação dos anéis observados hoje (ver Figuras 2b, c).

p Este modelo também pode explicar a diferença de composição entre os anéis de Saturno e Urano. Comparado com Saturno, Urano (e também Netuno) tem densidade mais alta (a densidade média de Urano é 1,27g cm-3, e 1,64g cm-3 para Netuno, enquanto o de Saturno é de 0,69g cm-3). Isso significa que, nos casos de Urano (e Netuno), objetos podem passar nas proximidades do planeta, onde experimentam forças de maré extremamente fortes. (Saturno tem uma densidade mais baixa e uma grande proporção de diâmetro para massa, portanto, se os objetos passarem muito próximos, eles colidirão com o próprio planeta). Como resultado, se os objetos do cinturão de Kuiper tiverem estruturas em camadas, como um núcleo rochoso com um manto de gelo e passar nas proximidades de Urano ou Netuno, além do manto de gelo, até mesmo o núcleo rochoso será destruído e capturado, formando anéis que incluem composição rochosa. No entanto, se eles passarem por Saturno, apenas o manto de gelo será destruído, formando anéis de gelo. Isso explica as diferentes composições de anéis.

p Essas descobertas ilustram que os anéis de planetas gigantes são subprodutos naturais do processo de formação dos planetas em nosso sistema solar. Isso implica que os planetas gigantes descobertos em torno de outras estrelas provavelmente têm anéis formados por um processo semelhante. A descoberta de um sistema de anéis em torno de um exoplaneta foi relatada recentemente, e outras descobertas de anéis e satélites em torno de exoplanetas irão aumentar nossa compreensão de sua origem.