Um novo estudo realizado por cientistas planetários da Universidade Brown mostra em detalhes como os satélites gelados do sistema solar exterior, como as luas de Júpiter, Europa e Calisto, podem ter-se formado a partir dos discos rodopiantes de gás e poeira que sobraram da formação planetária.

A investigação, publicada no _Astrophysical Journal_, fornece a primeira visão detalhada de como estes mundos distantes e oceânicos poderão ter surgido.

“Estudos teóricos anteriores sugeriram como estes satélites poderiam ter-se formado a partir do disco protoplanetário original, mas não tínhamos feito os cálculos detalhados necessários para ver se este mecanismo de formação realmente funcionaria”, disse a co-autora do estudo Alexandra Craddock, investigadora de pós-doutoramento. no Departamento de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias de Brown. "Aqui mostramos como o processo poderia ter funcionado em 3D."

Para os seus cálculos, os investigadores usaram um código de computador sofisticado chamado AREPO, que já tinha sido usado para simular a formação de discos e a migração de planetas no interior do Sistema Solar. Começaram por simular um disco relativamente fino de material em torno de um jovem Sol que se estendia até onde Júpiter acabaria por se formar.

Dentro deste disco, eles semearam pequenos “embriões” rochosos que eventualmente se transformariam em planetas. Eles também semearam o disco com partículas de poeira muito pequenas que gradualmente se transformariam em corpos gelados maiores através de colisões e aderências.

Com o tempo, as interações entre os planetas em crescimento e o disco, bem como entre os próprios planetas, fizeram com que Júpiter e o seu núcleo rochoso migrassem para dentro.

“À medida que Júpiter migrava para dentro, perturbou o material do disco que estava além dele”, disse o principal autor do estudo, Anders Johansen, professor do Departamento de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias de Brown. "Essencialmente, Júpiter abriu um buraco no disco."

Em ambos os lados deste caminho limpo, os investigadores observaram que as partículas de poeira gelada colidiram e começaram a “sentir” a gravidade umas das outras – levando a colisões maiores e a um crescimento rápido.

“Nestas regiões, a acumulação de material gelado ocorreu muito rapidamente”, disse Johansen. "Em apenas algumas dezenas de milhares de anos, luas do tamanho de Europa ou Calisto poderão formar-se."

A equipe ficou surpresa ao ver a rapidez com que as luas geladas cresceram.

“Não esperávamos que os satélites se formassem tão rapidamente, especialmente nas partes mais externas do disco, onde as escalas de tempo orbitais são longas”, disse Johansen. "Isto é provavelmente o que também aconteceu nos discos protoplanetários em torno de outras estrelas, e pode explicar porque é que agora encontramos comumente grandes luas geladas orbitando planetas gigantes."

Ainda há muito que os cientistas não sabem sobre a formação de satélites no nosso e noutros sistemas solares, observou Johansen, e ainda não há forma de observar directamente estes processos.

“Mas com modelos como este, podemos simular as condições que provavelmente existiram no início do Sistema Solar e começar a compreender como surgiram os planetas e luas que o preenchem”, disse ele.