Descobertas de anéis em pequenos corpos do Sistema Solar intrigam cientistas

Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, os quatro planetas gigantes do Sistema Solar, compartilham outras similaridades além de suas grandes dimensões. Uma delas é o fato de que possuem estruturas de anéis ao seu redor. Ainda que os anéis de Saturno sejam, de longe, os maiores e mais vistosos, o avanço na tecnologia de telescópios e o início da exploração espacial revelaram estruturas semelhantes nos demais três planetas externos. Uma explicação inicial para esse fato, proposta pelos teóricos que trabalham com formação planetária, é que a massa de cada integrante desse quarteto é tão colossal que sua gravidade é capaz de prender pequenas partículas em sua órbita. Com o tempo, essas partículas se acumulariam, dando origem às estruturas anelares, flutuando no espaço ao redor de cada planeta.

Porém, o avanço das pesquisas está mostrando que tamanho, apenas, não é suficiente, e que corpos muito menores também podem formar anéis. Essa constatação está levando os estudiosos a deixarem de lado as teorias estabelecidas e a rascunharem novas ideias. Um artigo queapresenta os problemas observados e os debates em andamento foi publicado recentemente em uma edição da revista científica Philosophical Transactions A, e tem entre os seus autores Rafael Sfair, da Faculdade de Engenharia e Ciências da Unesp, câmpus de Guaratinguetá.

A virada começou em 2013, quando um grupo de pesquisadores, liderado pelo brasileiro Felipe Braga-Ribas, do Observatório Nacional do Rio de Janeiro, identificou dois anéis ao redor de Chariklo, um pequeno corpo que integra o grupo dos Centauros, em órbita entre Saturno e Urano, com cerca de 250 quilômetros de diâmetro (572 vezes menor que os 143.000 quilômetros de Júpiter). Foi essa a primeira vez que anéis foram encontrados em um objeto espacial tão pequeno.

Pouco depois, vieram mais duas descobertas: ao redor do planeta-anão Haumea, em 2017, e de Quaoar, um corpo transnetuniano, em 2022. Os anéis de Quaoar trouxeram uma incompreensão adicional: segundo as teorias sobre formação de planetas, a região onde eles estavam situados deveria ser propícia à formação de corpos maciços, como luas, e não de anéis.

Com tantas questões em aberto, um grupo internacional de pesquisadores decidiu debater o conhecimento atual sobre essas estruturas e discutir os grandes mistérios acerca de sua formação. A equipe foi liderada por Bruno Sicardy, do Observatório de Paris, que coordena a colaboração Lucky Star, responsável por gerar os dados que levaram à descoberta dos novos anéis. Desse encontro surgiu o artigo Origins of Rings in the Solar System, publicado em uma edição especial da Philosophical Transactions A, revista científica que publicou estudos de grandes nomes como Isaac Newton e Michael Faraday. A edição surgiu a partir de artigos apresentados no “Colóquio em homenagem ao Professor Bruno Sicardy”, realizado em Paris, em abril de 2024.

Revendo teorias

A descoberta em Chariklo colocou em xeque as ideias estabelecidas sobre os processos de formação dos anéis. “A grande dúvida é como eles podem surgir em torno de objetos tão pequenos”, diz Sfair. Ainda não existe uma resposta para essa questão. Para que se chegue a uma, será necessário conduzir mais observações e realizar novas descobertas.

Uma possível explicação que está sendo aventada é que corpos como Chariklo e Haumea poderiam apresentar uma “atividade cometária”. Ou seja, estariam liberando partículas de gás e poeira que ficariam aprisionadas, orbitando o seu entorno. “O problema é que essa explicação funciona bem para esse tipo de objeto, mas não pode ser aplicada aos planetas. Estaríamos, então, falando de origens diferentes para os anéis de planetas e os de corpos menores”, diz Sfair.

Ele pondera que, ainda que a existência de explicações diferentes não seja um problema em si, elas não são necessariamente desejáveis. “Se encontrarmos semelhanças entre os anéis, pode ser um indício de que existe algum mecanismo em comum na formação. Do contrário, caímos em uma situação de ajuste caso a caso, e daí a teoria fica muito complexa”, diz.

A existência de anéis impossíveis

Além dos mecanismos de formação, outra teoria que está sendo revista é a que explicava as razões pelas quais os anéis se mantinham como uma estrutura característica, em vez de formarem luas ou grandes aglomerados de poeira espacial. Até agora, acreditava-se que isso se devia ao chamado limite de Roche.O limite de Roche faz referência a uma linha imaginária, ou fronteira, abaixo da qual a força gravitacional exercida pelo planeta é tão forte que qualquer objeto menor que esteja ali é despedaçado, transformando-se em partículas menores que passam a orbitar o planeta, formando anéis.

Por outro lado, quando há partículas fora do limite, elas tendem a se agrupar, por conta da força gravitacional entre elas, dando origem a luas. Por isso, entre astrônomos, a ideia mais aceita até então era a de que anéis deveriam se formar dentro do limite de Roche, enquanto luas teriam sua origem fora desse limite.

Até 2022, todas as estruturas anelares conhecidas estavam situadas a distâncias próximas ao limite de Roche, corroborando a eficácia desse mecanismo. Mas os anéis de Quaoar ficam muito mais distantes. “Isso quebrou a teoria, porque vimos que é possível existir um anel fora do limite de Roche. Nessa distância, em questão de 30 anos, as partículas deveriam se juntar e formar uma lua, o que não aconteceu”, diz Sfair.

O pesquisador admite que é possível que estejamos testemunhando precisamente a estreita janela temporal em que um anel se transforma em uma lua. Mas ressalta que, diante dos 4,5 bilhões de anos de história do Sistema Solar, é extremamente pequena a possibilidade de que esse seja o caso.