Afinal, Urano e Neptuno: os “gigantes de gelo” podem ser mais rochosos do que se pensava

Afinal, o que define um “gigante de gelo”?

Apesar de, na prática, serem gigantes gasosos, Urano e Neptuno ganharam o rótulo de “gigantes de gelo” por causa do que se acredita existir no seu interior. A ideia é simples: comparados com Júpiter e Saturno, estes dois planetas contêm mais metano, água e outros materiais voláteis.

E, com as pressões extremas no interior dos planetas, esses voláteis deixam de se comportar como gases e passam a solidificar - tornando-se, essencialmente, “gelos”.

Dadas as condições de pressão nas camadas internas, estes elementos tornam-se sólidos, passando a ser, na prática, “gelos”.

No entanto, um novo estudo da Universidade de Zurique (UZH) e do National Centre of Competence in Research (NCCR) PlanetS está a pôr em causa o que pensávamos saber sobre essas regiões profundas.

De acordo com os resultados da equipa, publicados este mês na Astronomy & Astrophysics, Urano e Neptuno podem ter núcleos mais rochosos e ser menos “gelados” do que se supunha até agora.

Além disso, o estudo sugere que o interior destes planetas pode ter convecção - um ciclo de material (como acontece na Terra através da atividade tectónica) - em vez de permanecer totalmente estável. Estas hipóteses, defendem os autores, podem ajudar a explicar algumas das características mais enigmáticas dos “gigantes de gelo”.

Historicamente, os cientistas dividiram os planetas do Sistema Solar em três categorias distintas com base na composição, que também se relaciona com a distância ao Sol.

Isto inclui os planetas terrestres (rochosos) do Sistema Solar interior - Mercúrio, Vénus, Terra e Marte - seguidos pelos planetas para lá da chamada “Linha de Gelo” (onde materiais voláteis como a água congelam). Aí entram os gigantes gasosos (Júpiter e Saturno) e os gigantes de gelo (Urano e Neptuno).

O novo estudo, conduzido pelo doutorando Luca Morf e pela professora Ravit Helled, da UZH e do NCCR PlanetS, vem desafiar este enquadramento.

De todos os planetas do Sistema Solar, Urano e Neptuno estão entre os menos compreendidos. Isso deve-se ao facto de apenas uma missão, a sonda Voyager 2, os ter observado de perto (em 1986 e 1989, respetivamente).

Morf e Helled desenvolveram um método próprio para simular o interior de Urano e Neptuno, considerando composições para lá do modelo rico em água. O processo assentou em perfis de densidade aleatórios, seguidos de cálculos do campo gravitacional planetário resultante.

Depois repetiram o procedimento até obterem resultados compatíveis com os dados observacionais de Urano e Neptuno.

“A classificação de gigante de gelo é simplista, uma vez que Urano e Neptuno ainda são pouco conhecidos”, explicou Morf num comunicado de imprensa da UZH.

“Os modelos baseados em física tinham demasiadas suposições, enquanto os modelos empíricos são demasiado simplistas. Combinámos as duas abordagens para obter modelos internos que são ‘agnósticos’ ou sem viés e, ainda assim, fisicamente consistentes.”

Os resultados indicaram que o melhor ajuste para a composição interna não se limita ao gelo (sobretudo água) e pode, em alternativa, ser dominado por rocha.

Estas conclusões estão em linha com resultados do Telescópio Espacial Hubble e da missão New Horizons, que indicam que a composição de Plutão é cerca de 70% rocha e metais e 30% água, em massa.

O estudo apresenta ainda possíveis explicações para o motivo de Urano e Neptuno terem campos magnéticos tão misteriosos, caracterizados por mais de dois polos.

“É algo que sugerimos pela primeira vez há quase 15 anos, e agora temos a estrutura numérica para o demonstrar”, disse Helled.

“Os nossos modelos têm camadas chamadas de ‘água iónica’, que geram dínamos magnéticos em locais que explicam os campos magnéticos não dipolares observados. Também descobrimos que o campo magnético de Urano tem origem mais profunda do que o de Neptuno.”

Naturalmente, existem incertezas neste modelo, o que reforça a necessidade de futuras missões para estudar mais a fundo os “gigantes de gelo”.

Entretanto, estes novos resultados abrem cenários diferentes e colocam em causa pressupostos de décadas sobre a composição interna dos planetas gigantes. Podem também orientar estudos futuros em ciência de materiais sobre condições planetárias e sobre como a matéria se comporta sob condições extremas.

“Tanto Urano como Neptuno podem ser gigantes rochosos ou gigantes de gelo, dependendo das suposições do modelo”, disse Helled.

“Os dados atuais são insuficientes para distinguir as duas hipóteses e, por isso, precisamos de missões dedicadas a Urano e Neptuno que possam revelar a sua verdadeira natureza.”

Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.