Júpiter, Saturno e a cavidade magnética que preservou luas grandes

Investigadores concluíram que Júpiter conseguiu reter várias luas grandes porque, no gás que orbitava o planeta jovem, se formou uma cavidade magnética - algo que Saturno nunca chegou a abrir.

Essa separação, identificada agora, ajuda a explicar porque é que os dois gigantes do Sistema Solar acabaram com sistemas de grandes luas tão diferentes.

Luas em sistemas planetários em evolução

À volta dos dois gigantes, a diferença é evidente: Júpiter manteve um conjunto compacto de luas grandes, enquanto as luas grandes equivalentes de Saturno, em grande parte, desapareceram.

Ao recuar até à juventude dos planetas, Yuri I. Fujii, da Universidade de Quioto, mostrou que o campo magnético mais intenso de Júpiter criou as condições que permitiram a sobrevivência dessas luas.

Em vez de continuarem a espiralar até ao interior, as grandes luas de Júpiter puderam acumular-se junto dessa barreira magnética e permanecer aí à medida que o sistema evoluía.

Saturno não ofereceu um abrigo semelhante, o que deixou em aberto como um planeta conseguiu preservar vários “gigantes”, enquanto o outro ficou praticamente reduzido a Titã.

Luas que se dispersam ou desaparecem

Em torno de um gigante gasoso em formação, um disco circumplanetário - uma nuvem rodopiante de gás e poeiras onde as luas se formam - fornece material a cada lua nascente.

Esse mesmo material exerce também um “puxão” nas luas jovens e, com o tempo, arrasta muitas delas para órbitas cada vez mais interiores.

Quando existe um vazio (uma lacuna) limpo na região interna do disco, o “trânsito” muda: os corpos podem amontoar-se na orla da lacuna em vez de continuarem a cair para dentro.

Assim, a capacidade de um planeta criar essa lacuna pode determinar se as suas luas grandes ficam agrupadas, se acabam espalhadas ou se desaparecem por completo.

O poder de Júpiter vem do interior

No interior profundo do Júpiter jovem - quente, dilatado e ainda “inchado” - um enorme dínamo (a região turbulenta que gera campos magnéticos) terá provavelmente produzido um campo magnético muito mais forte do que o observado hoje.

Esse campo poderia agarrar o gás ionizado, empurrá-lo para fora e esculpir uma região vazia perto do planeta.

Saturno, no seu estado inicial e recém-formado, deverá ter exibido um campo à superfície muito mais fraco, porque a sua camada condutora seria mais estreita e localizada a maior profundidade.

Deste modo, existe uma ligação direta entre o que se passa nas profundezas dos planetas e as probabilidades de sobrevivência das suas maiores luas.

A lacuna que salvou luas

À medida que as luas ganhavam massa, a sua migração lenta através do gás circundante tendia a puxá-las para mais perto dos planetas que orbitavam.

Perto de Júpiter, uma cavidade magnetosférica junto ao planeta ofereceu à primeira grande lua um ponto onde a migração podia travar. As que se formaram depois foram-se acumulando atrás dessa barreira e estabilizaram em órbitas vizinhas, em vez de mergulharem em Júpiter.

Sem um obstáculo equivalente, Saturno transformou a mesma migração para o interior numa espécie de cemitério para gigantes “em potência”.

Depois de os sobreviventes interiores de Júpiter ficarem muito próximos uns dos outros, a gravidade acabou por prender três deles num padrão repetitivo, em que as órbitas se mantêm sincronizadas.

Esse “encaixe” permitiu que Io, Europa e Ganímedes permanecessem numa cadeia estável mesmo após o disco gasoso se ter tornado mais ténue e, por fim, se dissipar.

Calisto ficou mais afastada porque cresceu mais devagar e não entrou no alinhamento interior, mais congestionado.

Assim, a configuração observada atualmente terá surgido antes de o disco desaparecer - e não como resultado de grandes reorganizações posteriores.

Porque é que Titã sobreviveu

Titã, a segunda maior lua do Sistema Solar (apenas atrás de Ganímedes), terá provavelmente nascido numa região mais segura, a maior distância de Saturno.

O modelo descreve esse abrigo como uma zona de segurança: uma armadilha de migração estreita em que o aquecimento inverte por pouco tempo a tendência habitual de migração para o interior.

As luas grandes que se formaram mais perto de Saturno continuaram a deslocar-se para dentro, atravessaram essa armadilha e, ao que tudo indica, caíram no planeta antes de o disco se dissipar.

Este percurso deixa um único gigante em destaque e ajuda a perceber porque Saturno nunca chegou a construir quatro grandes luas nas proximidades do planeta.

Os totais de luas podem enganar

Júpiter tem mais de 100 luas conhecidas e Saturno mais de 280 luas. No entanto, esses números chamativos não respondem à questão essencial: porque é que as maiores luas terminaram de forma tão diferente.

Júpiter reteve quatro grandes mundos numa vizinhança compacta, ao passo que a história de Saturno se estreita quase toda em torno de um único sobrevivente.

É por isso que esta explicação nova importa mais para a “arquitetura” do sistema do que para as contagens, por si só.

Previsões para exoluas

Para astrónomos que procuram sistemas para lá do Sistema Solar, há poucos casos de teste próximos; por isso, o modelo fornece uma regra útil.

“Há vários sistemas de satélites perto de nós cujas características detalhadas podemos observar”, disse Fujii.

Gigantes gasosos muito massivos deverão ser melhores candidatos a sistemas compactos com várias luas, porque campos magnéticos mais fortes têm maior probabilidade de abrir lacunas.

Mundos do tamanho de Saturno, por contraste, poderão exibir apenas uma ou duas luas grandes distantes, se a mesma física se aplicar.

Pistas em torno de planetas recém-nascidos

A teoria proposta poderá ser posta à prova ao estudar o gás em torno de planetas recém-nascidos, antes de quaisquer luas se tornarem visíveis.

Um planeta que limpe uma lacuna interior deverá canalizar a matéria de forma diferente, alterando o aspeto do disco que o rodeia.

Isso torna a arquitetura das luas parte de uma história mais ampla sobre como o magnetismo planetário molda sistemas jovens inteiros.

Cada nova deteção permitirá verificar se a “solução” de Júpiter foi comum, rara ou única entre os planetas gigantes.

Júpiter e Saturno podem ter começado com ingredientes brutos semelhantes, mas uma diferença magnética terá separado sobreviventes de vítimas e organizado as suas luas.

Crédito da imagem: NASA/JPL/DLR