Ironicamente, os maiores planetas do sistema solar provavelmente formado em primeiro lugar. Júpiter e Saturno, que são na sua maioria hidrogênio e hélio, presumivelmente acumulado seus gases antes da nebulosa solar dispersa. Observações de sistemas estelares jovens mostram que os discos de gás que formam planetas geralmente têm vida útil de apenas 1 a 10 milhões ano, o que significa os planetas gigantes gasosos do nosso sistema solar provavelmente formado dentro deste prazo. Em contraste, a Terra provavelmente necessários pelo menos 30 milhões de anos a formar, e pode ter tomado desde que 100 milhões de anos. Então, como poderia Júpiter e Saturno ter formado tão rapidamente?
A teoria mais aceita para a formação do gigante de gás é o chamado modelo de acreção de núcleo. Neste modelo, um núcleo do tamanho do planeta de formas de gelo e rocha em primeiro lugar. Em seguida, o fluxo de gás e poeira interestelar atribui-se ao planeta em crescimento. No entanto, este modelo tem um calcanhar de Aquiles; especificamente, o primeiro passo no processo.Para acumular uma atmosfera maciça requer um núcleo sólido cerca de 10 vezes a massa da Terra. No entanto, esses objetos grandes, que são semelhante a Urano e Netuno, teve de ter se formado em apenas alguns milhões de anos.
Agora, pesquisadores da Southwest Research Institute (SwRI) e Universidade de Queen, no Canadá, desvendou o mistério de como Júpiter e Saturno provavelmente formado. Esta descoberta, que muda a nossa visão de como todos os planetas poderiam ter se formado, será publicado no 20 de agosto da revista Nature.
No modelo padrão da formação do planeta, núcleos rochosos crescer como objetos de tamanho similar acumular e assimilar através de um processo chamado de acreção. Rochas incorporar outras rochas, criando montanhas; em seguida, as montanhas se fundem com outras montanhas, levando a cidade objetos de tamanho, e assim por diante. No entanto, este modelo não é capaz de produzir núcleos planetários grande o suficiente, em um curto período de tempo suficiente, para explicar Saturno e Júpiter.
"O problema prazo foi degola em nossas gargantas por algum tempo", disse o Dr. Hal Levison, um cientista Instituto na Direcção de Ciência Planetária da SwRI e autor principal do artigo. Intitulado "Crescer o gás gigante planetas pela acumulação gradual de Pebbles," o papel é co-autoria de SwRI Research Scientist Dr. Katherine Kretke e Dr. Martin Duncan, professor da Universidade de Queen, em Kingston, Ontario.
"Não ficou claro como os objetos como Júpiter e Saturno poderia existir em tudo", continuou Levison. Novos cálculos da equipe mostram que os núcleos de Júpiter e Saturno poderia formar bem dentro do prazo de 10 milhões de anos se eles cresceram gradualmente acumulando uma população de seixos planetários - objetos gelados cerca de um pé de diâmetro. Pesquisas recentes têm mostrado que o gás pode desempenhar um papel vital no aumento da eficiência de acreção. Assim que entram seixos órbita pode espiral para o protoplanet e assimilar, assistida por um vento contrário gasoso.
Em seu artigo, Levison, Kretke, e Duncan mostram que acreção seixo pode produzir a estrutura observada do sistema solar, enquanto as pedrinhas formava lentamente o suficiente para que os planetas crescem têm tempo para interagir gravitacionalmente uns com os outros.
"Se as pedras formam muito rapidamente, acreção seixo levaria à formação de centenas de Terras geladas", disse Kretke. "Os núcleos de crescimento precisam de algum tempo para arremessar seus concorrentes longe dos seixos, efetivamente passando fome eles. É por isso que apenas um par de gigantes de gás formado."
"Até onde eu sei, este é o primeiro modelo a reproduzir a estrutura do sistema solar exterior, com dois gigantes de gás, dois gigantes de gelo (Urano e Netuno), e um cinto de Kuiper intocada", diz Levison.
"Depois de muitos anos de realização de simulações em computador do modelo padrão, sem sucesso, é um alívio para encontrar um novo modelo que é tão bem sucedida", acrescenta Duncan.
Levison é o investigador principal da pesquisa, financiada através de um Astronomia National Science Foundation e Astrofísica Research Grant.
O Galaxy diário via Southwest Research Institute
Crédito da imagem: NASA
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