Um colossal, colisão frontal entre Júpiter e um planeta ainda em formação no início do sistema solar, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, poderia explicar leituras surpreendentes da espaçonave Juno da NASA, de acordo com um estudo esta semana no jornal Natureza .

Astrônomos da Rice University e da China Sun Yat-sen University dizem que seu cenário de impacto frontal pode explicar as leituras gravitacionais anteriormente intrigantes de Juno. o que sugere que o núcleo de Júpiter é menos denso e mais extenso do que o esperado.

"Isso é intrigante, "disse o astrônomo de Rice e co-autora do estudo Andrea Isella." Isso sugere que algo aconteceu que mexeu com o núcleo, e é aí que o impacto gigante entra em ação. "

Isella disse que as principais teorias da formação de planetas sugerem que Júpiter começou como uma densa, planeta rochoso ou gelado que mais tarde reuniu sua espessa atmosfera do disco primordial de gás e poeira que deu origem ao nosso sol.

Isella disse que estava cético quando o principal autor do estudo, Shang-Fei Liu, sugeriu pela primeira vez a ideia de que os dados poderiam ser explicados por um impacto gigante que mexeu com o núcleo de Júpiter, misturar o conteúdo denso de seu núcleo com camadas menos densas acima. Liu, um ex-pesquisador de pós-doutorado no grupo de Isella, agora é membro do corpo docente da Sun Yat-sen em Zhuhai, China.

"Parecia muito improvável para mim, "Isella lembrou, "como uma probabilidade de um em um trilhão. Mas Shang-Fei me convenceu, por cálculo de cisalhamento, que isso não era tão improvável. "

A equipe de pesquisa executou milhares de simulações de computador e descobriu que um Júpiter de crescimento rápido pode ter perturbado as órbitas de "embriões planetários próximos, "protoplanetas que estavam nos estágios iniciais da formação do planeta.

Liu disse que os cálculos incluem estimativas da probabilidade de colisões em diferentes cenários e distribuição dos ângulos de impacto. Em todos os casos, Liu e colegas descobriram que havia pelo menos 40% de chance de Júpiter engolir um embrião planetário em seus primeiros milhões de anos. Além disso, Júpiter produziu em massa uma "forte focagem gravitacional" que tornou as colisões frontais mais comuns do que as de pastoreio.

Isella disse que o cenário de colisão se tornou ainda mais atraente depois que Liu executou modelos de computador 3-D que mostraram como uma colisão afetaria o núcleo de Júpiter.

"Porque é denso, e vem com muita energia, o impactador seria como uma bala que atravessa a atmosfera e atinge o núcleo de frente, "Isella disse." Antes do impacto, você tem um núcleo muito denso, rodeado por uma atmosfera. O impacto frontal espalha as coisas, diluindo o núcleo. "

Impactos em um ângulo rasante podem resultar no planeta em impacto ficando preso gravitacionalmente e gradualmente afundando no núcleo de Júpiter, e Liu disse que embriões planetários menores, quase tão massivos quanto a Terra, se desintegrariam na espessa atmosfera de Júpiter.

"O único cenário que resultou em um perfil de densidade central semelhante ao que Juno mede hoje é um impacto frontal com um embrião planetário cerca de 10 vezes mais massivo do que a Terra, "Liu disse.

Isella disse que os cálculos sugerem que, mesmo que esse impacto tenha acontecido há 4,5 bilhões de anos, "ainda pode levar muitos, muitos bilhões de anos para que o material pesado volte a se estabelecer em um núcleo denso sob as circunstâncias sugeridas pelo jornal. "

Isella, que também é co-investigador da revista Rice, Projeto CLEVER Planets financiado pela NASA, disse que as implicações do estudo vão além do nosso sistema solar.

"Existem observações astronômicas de estrelas que podem ser explicadas por este tipo de evento, " ele disse.

"Este ainda é um campo novo, então os resultados estão longe de ser sólidos, mas como algumas pessoas procuram planetas em torno de estrelas distantes, eles às vezes veem emissões infravermelhas que desaparecem depois de alguns anos, "Isella disse." Uma ideia é que se você estiver olhando para uma estrela enquanto dois planetas rochosos colidem de frente e se espatifam, você poderia criar uma nuvem de poeira que absorve a luz estelar e a reemite. Então, você meio que vê um flash, no sentido de que agora você tem essa nuvem de poeira que emite luz. E depois de algum tempo, a poeira se dissipa e essa emissão vai embora. "

A missão Juno foi projetada para ajudar os cientistas a entender melhor a origem e evolução de Júpiter. A nave espacial, que foi lançado em 2011, carrega instrumentos para mapear os campos gravitacionais e magnéticos de Júpiter e sondar as profundezas do planeta, estrutura interna.

Outros co-autores do estudo incluem Yasunori Hori, do Centro de Astrobiologia do Japão, Simon Müller e Ravit Helled, da Universidade de Zurique, Xiaochen Zheng, da Universidade Tsinghua, em Pequim, e Doug Lin, da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, e a Universidade Tsinghua em Pequim.