Cientistas investigam a possível existência de um planeta que sumiu no Sistema Solar

As órbitas dos planetas do Sistema Solar parecem estáveis atualmente, mas essa configuração é resultado de bilhões de anos de evolução. Durante os estágios iniciais de formação, os planetas interagiam gravitacionalmente com gás, poeira, asteroides e planetesimais. Essas interações provocaram migrações orbitais, alterações de excentricidade e redistribuição de momento angular entre os corpos do sistema.

Os planetas gigantes, provavelmente, passaram por uma fase de instabilidade orbital durante as primeiras centenas de milhões de anos do Sistema Solar. Modelos sugerem que esses planetas sofreram migrações e encontros gravitacionais que alteraram suas órbitas. Esse período teria gerado um ambiente caótico, capaz de espalhar pequenos corpos e modificar a estrutura das regiões externas do Sistema Solar. No entanto, um dos desafios desses modelos é explicar como muitas luas sobreviveram intactas a essa fase turbulenta.

Em teoria, perturbações gravitacionais poderiam desestabilizar ou até ejetar diversas luas de suas órbitas, mas não é isso que observamos até hoje. Um novo estudo realizou simulações numéricas para investigar esse problema e encontrou uma possível solução envolvendo um planeta gigante adicional no Sistema Solar primitivo. Segundo os modelos, além de Urano e Netuno, poderia ter existido um terceiro gigante que participou das interações gravitacionais iniciais.

Formação do Sistema Solar

O Sistema Solar se formou há cerca de 4,6 bilhões de anos a partir do colapso gravitacional de uma nuvem molecular de gás e poeira. Durante esse processo, o material organizou-se em um disco protoplanetário em torno do jovem Sol, onde surgiram planetesimais e protoplanetas. À medida que os corpos cresciam por acreção, colisões tornavam-se frequentes, alterando suas trajetórias. Os planetas gigantes também interagiam com o gás do disco e com populações de pequenos corpos, migrando para diferentes regiões do Sistema Solar.

Modelos dinâmicos atuais indicam que os planetas gigantes podem ter mudado suas posições antes de atingir as órbitas atuais que são mais estáveis. Nesse período, muitos planetesimais foram ejetados para o espaço interestelar, enquanto outros colidiram com planetas ou foram incorporados a luas. Somente após a remoção desses corpos e a dissipação das principais fontes de perturbação gravitacional, as órbitas passaram a se estabilizar.

Luas de Júpiter e Urano

No entanto, as luas dos planetas gigantes representam um dos maiores desafios para os modelos de evolução do Sistema Solar. Durante o período de instabilidade orbital dos gigantes gasosos, encontros gravitacionais próximos entre planetas poderiam gerar perturbações fortes para alterar as órbitas de seus satélites. Em teoria, muitas luas deveriam ter sido removidas de suas órbitas, capturadas por outros planetas ou até completamente ejetadas do Sistema Solar.

Hoje, ainda conseguimos observar satélites regulares com órbitas estáveis e organizadas que parecem ter sobrevivido a esse momento. Algumas das principais luas apresentam órbitas compatíveis com uma estabilidade dinâmica que já acontece há bilhões de anos. A sobrevivência dessas luas sugere que a fase caótica do Sistema Solar pode ter sido menos destrutiva do que alguns modelos preveem.

Simulações

Para investigar como as luas dos planetas gigantes sobreviveram ao período de instabilidade do Sistema Solar, pesquisadores realizaram simulações numéricas da evolução orbital dos planetas externos. O estudo analisou 122 cenários que reproduzem melhor as características observadas atualmente no Sistema Solar exterior. As simulações acompanharam a dinâmica gravitacional entre planetas, luas, o Sol e pequenos corpos ao longo de milhões de anos.

Além dos cenários tradicionais com os quatro gigantes conhecidos, os pesquisadores também testaram cenários que começavam com cinco ou seis planetas gigantes. Essa abordagem é motivada por modelos que sugerem a existência de um ou dois gigantes adicionais no Sistema Solar que foram ejetados mais tarde. Durante as simulações, os cientistas avaliaram como essas diferentes arquiteturas influenciavam a estabilidade das luas de Júpiter e Urano.

Planeta desaparecido?

Os resultados das simulações mostraram que a sobrevivência simultânea dos sistemas de luas de Júpiter e Urano é muito mais difícil de explicar do que se esperava. Na maioria dos cenários analisados, as perturbações gravitacionais associadas à instabilidade dos planetas gigantes alteravam drasticamente as órbitas dos satélites. Em muitos casos, as luas eram ejetadas de suas órbitas originais, colidiam com seus planetas ou passavam a apresentar configurações incompatíveis com as observadas atualmente.

Os pesquisadores calcularam que a probabilidade de preservação dos sistemas de satélites de Júpiter e Urano é inferior a 15%. No entanto, um cenário conseguiu preservar as observações atuais do Sistema Solar. Esse cenário envolve a presença de mais um planeta gigante durante a fase de instabilidade. Nesse modelo, o planeta extra ajudava a redistribuir as interações gravitacionais, reduzindo os efeitos mais destrutivos sobre as luas. Posteriormente, após o rearranjo do Sistema Solar externo, esse objeto teria sido ejetado.

Referência da notícia

Clement et al. 2026 The fragility of the Uranian moons during the giant planet instability Icarus