Uma lua perdida pode ter originado os anéis de Saturno

Os anéis de Saturno são encantadores de se ver, mas uma dor de cabeça colossal para explicar. Agora, os cientistas planetários chegaram a uma nova teoria sobre a sua origem. Há cerca de 160 milhões de anos, afirmam, uma lua gelada foi rasgada quando a sua órbita a aproximou demasiado do planeta. A lua perdida, a que chamam Chrysalis, pode também ajudar a explicar a evolução do eixo de rotação estranhamente inclinado de Saturno.

Outros investigadores estão intrigados, mas não convencidos. A descoberta "abre uma nova janela sobre a origem dos anéis de Saturno", diz Maryame El Moutamid, uma cientista da Universidade de Cornell, que escreveu um artigo no qual explica o seu significado. Luke Dones, outro cientista do Instituto de Investigação do Sudoeste, diz que o estudo é "inteligente", mas também tem algumas reservas sobre ele.

Saturno e os seus anéis

Os cientistas há muito que debatem se os anéis de Saturno têm biliões de anos - como o Sistema Solar - ou talvez apenas 100 milhões de anos. Os dados da nave espacial Cassini da NASA, que deixou de operar em 2017 após ter avaliado a abertura entre os anéis e o topo das nuvens de Saturno, trouxeram um forte argumento a favor da versão mais recente.

A nave encontrou os anéis menos maciços do que anteriormente se pensava, e expostos a uma chuva de poeira fuliginosa do Sistema Solar mais forte do que se esperava, o que tenderia a escurecê-los com o tempo. "Juntas, estas descobertas sugerem que os anéis de gelo-água relativamente primitivos devem ser jovens", afirmou Jack Wisdom, um cientista do Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Contudo, explicar o que criou os anéis continua a ser um desafio - especialmente algo tão tardio na história do Sistema Solar, quando a hipótese de um grande cometa impactar o planeta ou estilhaçar uma lua seria baixa.

A inclinação do planeta

Inicialmente, Wisdom e os seus colegas concentraram-se noutra aspeto estranho em Saturno: a surpreendente inclinação de 27° do seu eixo de centrifugação. Isto porque um planeta sem inclinação não teria estações e rodaria em torno de um eixo perfeitamente perpendicular ao plano em que orbita o Sol.

Quando Saturno coalesceu de um disco giratório de gás e poeira logo após o nascimento do Sistema Solar, deveria ter acabado com uma pequena inclinação, tal como Júpiter, o outro gigante de gás do nosso Sistema Solar. "Embora o Sistema Solar estivesse cheio de protoplanetas na altura, seria necessário um impacto com algo tão grande como Urano para derrubar Saturno", disse Wisdom.

Wisdom e os seus colegas acreditam que Saturno adquiriu a sua inclinação devido a uma sincronicidade peculiar: a precessão do seu eixo de rotação - a forma como oscila a um ritmo particular - estaria suspeitosamente em sintonia com uma precessão na órbita de Neptuno.

Se Saturno e Neptuno ficassem presos nesta ressonância, a inclinação de Saturno seria "um pouco vulnerável a outras forças que poderiam causar a sua mudança", diz Rola Dbouk, uma estudante do MIT em Ciências Planetárias.

Em 2020, os cientistas da Cassini descobriram o que a equipa do estudo pensa ser esse estímulo externo: Titã, a maior lua de Saturno, está a afastar-se de Saturno cerca de 11 centímetros por ano. Num estudo publicado na revista Science, Dbouk, Wisdom e colegas mostram como a migração de Titã, em combinação com a ressonância Saturno-Neptuno, poderia ter feito subir a inclinação de Saturno ao longo de 1 bilião de anos.

A origem dos anéis

Este estudo também deu uma explicação possível para a origem dos anéis de Saturno. Utilizando as medições de Saturno dos campos gravitacionais de Cassini para modelar a estrutura interior do planeta, os investigadores aprimoraram os cálculos para a oscilação do eixo de rotação de Saturno e descobriram que já não está em sincronia com Neptuno. "Algo o expulsou da ressonância", diz Dbouk.

Primeiro excluíram a possibilidade de mudanças caóticas nas órbitas de algumas das maiores dezenas de luas de Saturno poderem ser responsáveis. Mas quando acrescentaram outra lua à mistura, as coisas tornaram-se interessantes.

Em várias simulações, os investigadores incluíram um objeto (Chrysalis) do tamanho de Iapetus, a terceira maior lua de Saturno, em órbita entre as órbitas de Titã e Iapetus. Descobriram que esta lua poderia ter dado o empurrão necessário à ressonância se de repente tivesse sido derrubada da sua órbita, devido a interações caóticas com os seus vizinhos há cerca de 160 milhões de anos.

A equipa realizou 390 simulações totais deste evento. Nalgumas, a lua perdida colidiu com Titã ou Iapetus; noutras, foi ejetada do sistema de Saturno no seu conjunto. Contudo, em 17 das simulações, a lua raspou Saturno, onde poderia ter sido retalhada por forças gravitacionais, acabando por se tornar nos anéis icónicos.

"Pensámos que 17 vezes foi o suficiente para acreditarmos que isto poderá mesmo ter acontecido", diz Dbouk. Para El Moutamid, ainda é uma "série de acontecimentos improváveis". Ela espera que outros investigadores modelem a dinâmica deste possível evento com mais detalhe.