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Estudo revela que Júpiter já foi até duas vezes maior no início do Sistema Solar; cálculo baseado nas órbitas de duas pequenas luas indica planeta primitivo gigante.
O astrônomo Konstantin Batygin, conhecido por propor em 2016 a hipótese do Planeta Nove, voltou a chamar atenção da comunidade científica em maio de 2025 com uma descoberta diferente. Em vez de prever um novo corpo celeste, ele tentou responder uma pergunta fundamental da formação do Sistema Solar: qual era o tamanho de Júpiter quando os planetas ainda estavam se formando. Em um estudo publicado na revista científica Nature Astronomy, Batygin e o astrofísico Fred C. Adams, da Universidade de Michigan, reconstruíram as condições físicas de Júpiter cerca de 3,8 milhões de anos após o nascimento do Sistema Solar.
O resultado foi surpreendente: o Júpiter primordial era muito maior do que o planeta que vemos hoje, com até 2,5 vezes o raio atual. O mais incomum é o método usado pelos pesquisadores. Em vez de depender de modelos teóricos complexos, o estudo utilizou dados observáveis de duas pequenas luas de Júpiter — Amalteia e Tebe — cujas órbitas preservam registros gravitacionais de bilhões de anos atrás.
Essas duas luas funcionam como verdadeiros fósseis orbitais da juventude do Sistema Solar.
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Amalteia e Tebe: as pequenas luas de Júpiter que guardam pistas de 4,5 bilhões de anos
Amalteia e Tebe são duas luas internas de Júpiter que raramente aparecem em discussões populares sobre o planeta. Elas orbitam o gigante gasoso a distâncias menores do que Io, a mais interna das quatro grandes luas galileanas descobertas por Galileu Galilei em 1610. Amalteia completa uma órbita ao redor de Júpiter em menos de 12 horas, enquanto Tebe leva pouco mais de 16 horas.
Apesar de pequenas e irregulares, essas luas possuem uma característica orbital que chamou a atenção dos pesquisadores: suas órbitas são levemente inclinadas em relação ao equador de Júpiter. A inclinação é pequena, apenas alguns graus, mas esse detalhe aparentemente simples revela uma história gravitacional antiga.
Segundo Batygin e Adams, essa inclinação é o resultado fossilizado de interações gravitacionais que ocorreram bilhões de anos atrás, quando o Sistema Solar ainda estava em formação. Naquela época, Io orbitava muito mais perto de Júpiter e gradualmente migrava para regiões mais externas devido às forças de maré.
Durante essa migração orbital, Io entrou em ressonância gravitacional com Amalteia e Tebe. Essa interação alterou ligeiramente os planos orbitais dessas duas luas.
A intensidade dessa perturbação gravitacional depende diretamente da força gravitacional de Júpiter, que por sua vez depende do tamanho do planeta naquele momento.
Em outras palavras, as inclinações orbitais atuais dessas luas funcionam como um registro indireto do tamanho de Júpiter no passado. Fred C. Adams descreveu essas órbitas como testemunhos impressionantes da fase primitiva do Sistema Solar, afirmando em comunicado que é surpreendente que pistas físicas tão antigas ainda possam ser detectadas após 4,5 bilhões de anos de evolução orbital.
O cálculo que permitiu reconstruir o tamanho do jovem Júpiter
Grande parte dos modelos tradicionais de formação planetária depende de variáveis difíceis de observar diretamente. Entre elas estão fatores como:
- a taxa de acreção de gás pelo planeta
- a opacidade da atmosfera primitiva
- a quantidade de material sólido presente no núcleo
Esses parâmetros introduzem incertezas significativas nas simulações. Batygin e Adams optaram por um caminho diferente. Em vez de depender desses parâmetros incertos, eles utilizaram duas quantidades físicas diretamente mensuráveis: as órbitas das luas internas de Júpiter e a conservação do momento angular do planeta.
O momento angular é uma propriedade fundamental da física que permanece constante quando não existem forças externas atuando no sistema. Um exemplo clássico é o de um patinador no gelo. Quando ele aproxima os braços do corpo, gira mais rápido porque o momento angular precisa ser conservado.
O mesmo princípio se aplica aos planetas
À medida que Júpiter encolheu ao longo de bilhões de anos, sua rotação se acelerou. Sabendo qual é o momento angular atual do planeta — medido com alta precisão pela sonda Juno da NASA — os pesquisadores puderam calcular retroativamente qual deveria ser o tamanho do planeta no passado.
Esse cálculo foi combinado com dados cronológicos sobre um evento importante na história do Sistema Solar: a dissipação da nebulosa protoplanetária, a nuvem de gás e poeira que circundava o Sol jovem. Estudos baseados em meteoritos primitivos indicam que essa dissipação ocorreu cerca de 3,8 milhões de anos após a formação dos primeiros sólidos do Sistema Solar.
Curiosamente, um estudo independente publicado em 2023, baseado no magnetismo preservado em meteoritos, chegou ao mesmo intervalo de tempo. Essa coincidência forneceu uma referência cronológica confiável para o modelo de Batygin e Adams.
O tamanho de Júpiter no início do Sistema Solar
Os resultados publicados na Nature Astronomy indicam que, aproximadamente 3,8 milhões de anos após o início da formação planetária, Júpiter tinha entre duas e duas vezes e meia o raio atual. Hoje, o raio médio de Júpiter é de aproximadamente 71.400 quilômetros, cerca de 11 vezes o raio da Terra. No início de sua história, o planeta provavelmente tinha entre 142 mil e 178 mil quilômetros de raio.
Em termos de volume, a diferença é ainda mais dramática. O Júpiter atual possui volume suficiente para comportar cerca de 1.321 planetas do tamanho da Terra. Já o Júpiter primordial poderia acomodar mais de 2.000 Terras.
Esse planeta gigantesco estava ainda em processo de contração gravitacional e acumulava gás da nebulosa solar a uma taxa estimada entre 1,2 e 2,4 massas de Júpiter por milhão de anos.
O campo magnético do jovem Júpiter era 50 vezes mais forte
Outro resultado relevante do estudo envolve o campo magnético de Júpiter no início do Sistema Solar. Segundo os cálculos dos pesquisadores, o jovem Júpiter possuía um campo magnético de cerca de 21 militeslas, aproximadamente 50 vezes mais intenso que o valor atual.
Esse campo magnético extremamente poderoso interagia diretamente com o disco circumplanetário de gás que alimentava o planeta durante sua formação. Essa interação gerava torques magnéticos, que regulavam simultaneamente a rotação do planeta e a taxa de acreção de gás.
O processo formava um sistema de retroalimentação entre campo magnético, rotação e fluxo de gás, deixando marcas gravitacionais nas órbitas das luas internas. Essas marcas ainda podem ser observadas hoje nas órbitas de Amalteia e Tebe.
O debate científico sobre o nascimento dos gigantes gasosos
A descoberta também ajuda a esclarecer um debate antigo da cosmogonia planetária: se os gigantes gasosos nasceram com um “início quente” ou um “início frio”. Esses termos se referem à quantidade de energia térmica retida pelo planeta durante sua formação.
Nos modelos de início frio, o planeta se forma de maneira mais gradual e compacta, dissipando grande parte da energia liberada durante o colapso gravitacional.
Já nos modelos de início quente, o planeta nasce muito mais inflado e quente, mantendo uma fração significativa dessa energia.
O resultado obtido por Batygin e Adams — um Júpiter com até 2,5 vezes o raio atual — é compatível com um cenário de formação quente ou moderadamente quente, descrito pelos autores como um “início morno”.
Esse resultado também reforça a teoria dominante de formação dos gigantes gasosos: a teoria da acreção de núcleo. Nesse modelo, um núcleo sólido composto de rocha e gelo cresce até atingir cerca de 10 massas terrestres. A partir desse ponto, o planeta passa a atrair rapidamente grandes quantidades de gás da nebulosa solar.
O impacto do jovem Júpiter na arquitetura do Sistema Solar
Júpiter não é apenas o maior planeta do Sistema Solar. Ele também desempenha um papel central na arquitetura gravitacional do sistema. Durante a fase inicial de formação planetária, um Júpiter duas vezes maior e com campo magnético muito mais intenso exercia uma influência gravitacional ainda mais forte sobre os corpos ao seu redor.
Essa influência ajudou a moldar várias estruturas do Sistema Solar. O Cinturão de Asteroides, por exemplo, existe entre Marte e Júpiter justamente porque a gravidade joviana impediu que o material dessa região se consolidasse em um planeta. A presença de Júpiter também influencia as órbitas de Saturno, Urano e Netuno.
Alguns modelos dinâmicos sugerem até que Júpiter pode ter contribuído para expulsar um quinto planeta gigante gasoso do Sistema Solar primitivo, um corpo que teria sido lançado para o espaço interestelar durante instabilidades gravitacionais antigas.
Como duas pequenas luas permitiram reconstruir a história de Júpiter
Segundo Batygin, conhecer o tamanho e o campo magnético de Júpiter em um momento específico da história do Sistema Solar representa um ponto de referência importante para reconstruir a evolução do sistema planetário. O trabalho demonstra como registros gravitacionais aparentemente sutis podem preservar informações extremamente antigas.
No fundo, o que Batygin e Adams fizeram foi usar as leis fundamentais da mecânica como uma espécie de máquina do tempo científica. Sem a necessidade de novos telescópios ou missões espaciais, os pesquisadores utilizaram apenas as órbitas levemente inclinadas de duas pequenas luas — Amalteia e Tebe — e as leis da física formuladas por Isaac Newton há mais de três séculos.
Essas leis ainda são precisas o suficiente para revelar como era o maior planeta do Sistema Solar há cerca de 4,5 bilhões de anos, quando o sistema planetário ainda estava em formação.
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