O Sistema Solar poderá tornar-se instável muito mais cedo do que os cientistas calculavam. Um novo estudo indica que Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno poderão ser lançados numa trajetória caótica cerca de mil milhões de anos depois de o Sol terminar a sua vida, reduzindo drasticamente o período durante o qual se esperava que os planetas gigantes permanecessem estáveis.
A investigação, realizada por investigadores do California Institute of Technology (Caltech), contraria estimativas anteriores segundo as quais as órbitas dos planetas gigantes poderiam permanecer estáveis durante cerca de um quintilião de anos, um período extraordinariamente superior aos cerca de 13,8 mil milhões de anos de idade atualmente atribuídos ao Universo.
O estudo, intitulado Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss, foi publicado no The Astrophysical Journal Letters e analisa de que forma a morte do Sol poderá alterar a estabilidade do Sistema Solar exterior.
A Terra desaparecerá muito antes dos planetas gigantes
Quando o fim do Sol chegar, a Terra já terá deixado de existir há muito tempo. O mesmo acontecerá com Mercúrio e Vénus, que deverão ser engolidos pela estrela quando esta aumentar de dimensão e entrar na fase de gigante vermelha.
Marte seria, entre os planetas interiores, o único sobrevivente desse processo, por se encontrar suficientemente afastado para escapar à expansão do Sol.
Durante muito tempo, os cientistas consideraram que os planetas exteriores teriam um destino diferente. À medida que o Sol perdesse massa, a força gravitacional exercida sobre Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno diminuiria, fazendo com que as suas órbitas se expandissem para aproximadamente o dobro do tamanho atual.
Segundo os estudos anteriores, os quatro planetas gigantes poderiam permanecer nesse estado durante dezenas de milhares de milhões de anos. A sua eventual desagregação seria provocada sobretudo pela passagem de estrelas, num processo que poderia ocorrer entre 30 e 100 mil milhões de anos depois.
A nova investigação apresenta, contudo, um cenário substancialmente diferente.
Morte do Sol poderá provocar instabilidade nos planetas exteriores
O novo estudo conclui que os planetas exteriores poderão entrar em desordem aproximadamente mil milhões de anos depois de o Sol se transformar numa anã branca.
O Sol tem atualmente cerca de cinco mil milhões de anos de vida pela frente antes de começar a expandir-se até à fase de gigante vermelha. O Sistema Solar, por sua vez, tem aproximadamente 4,57 mil milhões de anos.
Depois da fase de gigante vermelha, o Sol deverá transformar-se numa anã branca, arrefecendo rapidamente e diminuindo para cerca de metade do seu tamanho atual.
O processo de perda de massa, porém, não deverá ocorrer de forma uniforme e previsível, como durante muito tempo se assumiu.
É precisamente neste ponto que a nova investigação introduz uma diferença fundamental em relação aos modelos anteriores.
Perda de massa do Sol não será um processo regular
Durante décadas, uma parte da comunidade científica considerou que o Sol perderia massa de forma relativamente suave à medida que envelhecesse. Essa perda de massa alteraria gradualmente a influência gravitacional da estrela sobre os planetas, permitindo que as suas órbitas se afastassem sem provocar imediatamente uma perturbação significativa.
O novo estudo propõe uma evolução diferente. Segundo os investigadores, a perda de massa poderá acontecer através de episódios aleatórios e violentos, descritos como stochastic kicks, ou “impulsos estocásticos”.
Em vez de uma redução contínua e perfeitamente previsível da massa solar, o Sol libertaria matéria através de episódios irregulares e intensos. Essas alterações poderiam introduzir perturbações suficientes para modificar significativamente as trajetórias dos planetas exteriores.
O efeito acumulado dessas perturbações poderá levar Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno a uma situação de instabilidade muito mais cedo do que as previsões anteriores indicavam.
Simulações recriaram a morte do Sol
Para chegar a estas conclusões, os investigadores utilizaram supercomputadores de elevado desempenho e realizaram centenas de simulações numéricas avançadas de sistemas de vários corpos.
O modelo virtual utilizado na investigação incluía o Sol e os quatro planetas gigantes: Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno.
Os computadores calcularam a evolução do sistema ao longo de milhares de milhões de anos, acompanhando as posições e velocidades dos diferentes corpos celestes.
A principal diferença em relação a trabalhos anteriores esteve na forma como foi modelada a morte do Sol. Em vez de assumir que a estrela perderia massa de maneira constante e previsível, os investigadores introduziram no modelo episódios aleatórios e violentos de perda de massa.
Foram testadas centenas de diferentes versões do modelo, permitindo aos investigadores comparar os resultados e chegar a uma conclusão comum sobre a evolução provável das órbitas dos planetas gigantes.
A instabilidade poderá surgir mil milhões de anos após a anã branca
Os resultados apontam para uma janela temporal muito diferente daquela que era considerada anteriormente.
Em vez de permanecerem estáveis durante períodos da ordem de um quintilião de anos, os planetas exteriores poderão ser lançados numa situação de caos aproximadamente mil milhões de anos depois de o Sol se transformar numa anã branca.
Apesar de representar uma redução gigantesca face às estimativas anteriores, trata-se ainda de um acontecimento que está a milhares de milhões de anos de distância.
A descoberta não altera, portanto, o destino próximo da humanidade ou da Terra. Quando essa fase chegar, o planeta já terá desaparecido, juntamente com Mercúrio e Vénus, durante a expansão do Sol para gigante vermelha.
O que muda é a compreensão científica sobre a longevidade do Sistema Solar exterior e sobre a capacidade dos planetas gigantes para permanecerem em órbitas estáveis depois da morte da estrela que domina gravitacionalmente o sistema.
Estudo não utilizou inteligência artificial
Apesar da utilização de modelos computacionais complexos, a investigação não recorreu a ferramentas de inteligência artificial.
Os cálculos foram realizados através de supercomputadores, que executaram as centenas de simulações numéricas concebidas pelos investigadores. Os modelos permitiram acompanhar a evolução do sistema e testar diferentes formas de perda de massa solar.
A introdução de episódios aleatórios de perda de massa foi, segundo a investigação, um dos elementos que distinguiu esta análise das abordagens utilizadas anteriormente.
O trabalho sugere, assim, que o destino dos planetas gigantes depende não apenas da quantidade de massa que o Sol perderá, mas também da forma como essa perda acontecerá.
