Plutão e sua enorme lua Caronte são visíveis juntos nesta imagem tirada pela sonda New Horizons. Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

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Novos modelos revelam que Plutão e Caronte podem ter passado parte de sua história inicial presos em um "abraço" após uma colisão de raspão.

Novas pesquisas sugerem que Plutão pode ter adquirido sua lua mais massiva, Caronte, através de um antigo impacto de pastoreio, ao qual a equipe científica se refere como um beijo “e capture”.

O estudo usa modelos de computador para sugerir um possível novo método pelo qual grandes corpos no Cinturão de Kuiper poderiam entrar em órbita um do outro. Foi liderado por C. Adeene Denton, pós-doutorado da NASA no Southwest Research Institute, e publicado hoje na revista Natureza Geociência.

Uma reavaliação da força

Plutão e Caronte ocupam um lugar único nos corações e mentes dos cientistas e do público. Descoberto em 1930, Plutão foi identificado como o nono planeta até reclassificado como um planeta anão em 2006, após a descoberta histórica de vários objetos transnetunianos de tamanho semelhante ou TNOs, que orbitam além de Netuno nos confins do sistema solar externo.

Um dos aspectos mais incomuns de Plutão é sua enorme lua Caronte, que é aproximadamente 12 por cento tão massiva quanto Plutão. Isso pode não parecer muito, mas para comparação, a nossa Lua —, que também é considerada um pouco grande em comparação com o seu planeta hospedeiro —, é apenas cerca de 1,2 por cento tão massiva quanto a Terra. Na verdade, Caronte é tão grande em comparação com o seu mundo anfitrião que ele e Plutão realmente orbitam um centro de massa comum (ou “barycenter”) que está fora da superfície de Plutão em si. Esta relação de massa peculiar foi parte da inspiração para Denton e sua equipe de pesquisa.

Caronte também tem uma órbita anormalmente circular de Plutão, com sua excentricidade orbital (um valor entre 0 e 1, onde 0 é um círculo perfeito e 1 é uma parábola aberta) sendo apenas cerca de 0,000161.

Os cientistas pensaram que este sistema surgiu de uma forma semelhante à Terra e à Lua, com um impactor maciço atingindo o jovem Plutão no passado antigo do Sistema Solar, lançando assim um grande campo de gelo e detritos rochosos que posteriormente se fundiram no proto-Caronte. O problema com essa teoria é que as velocidades estimadas e as massas conhecidas dos corpos se somam bastante nas simulações. “Pluto é suficientemente massivo para capturar Caronte através de um mecanismo normal,” diz Denton dos modelos antigos.

Mas Denton e seu código team’ modela com mais precisão a força dos materiais nos corpos. e considerar como este elemento poderia afetar a dinâmica da colisão e o que veio depois. “Simulações anteriores fizeram Plutão e Caronte baterem uns nos outros e assumiram que ambos os corpos são basicamente fluidos,” diz Denton. Ela compara a maneira como esses modelos antigos descreveram a colisão Plutão-Caronte como sendo semelhante à maneira como a cera quente flui dentro de uma lâmpada de lava, com o momento angular do impacto facilmente transmitido aos corpos vagamente fluidos.

“Implementar força significa adicionar outra camada que diz, ‘Ok, quero que se comporte como youilitre feito de rocha e gelo, em vez de se comportar como um fluido.’ E podemos fazer isso porque temos medições laboratoriais de quão forte são as rochas e o gelo,” diz Denton. “A força é apenas a quantidade de força que pode aplicar a um material antes de este começar a deformar-se, por isso, ao adicionar um modelo de força, permitimos que Plutão e Caronte mantenham um nível de integridade estrutural que seja realista para corpos geológicos.”

Uma vez que esta informação é conectada, os resultados sugerem que o proto-Caronte pode ter colidido com Plutão em algum momento no passado antigo, depois se fundiu brevemente com o corpo pai maior, antes de ser expulso e puxado para sua órbita atual altamente circular por forças angulares transmitidas pela colisão. Denton e a sua equipa chamam a este método “kiss-and-capture,” uma vez que envolve um breve período em que os dois corpos estiveram em contacto. Outros mundos transnetunianos podem ser vistos atualmente em um estado semelhante, chamado binário de contato, como 486958 Arrokoth.

O objeto transnetuniano Arrokoth é um exemplo de um binário de contato. Crédito: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Um beijo aquecido?

Esta pesquisa e os resultados que fornece são emocionantes em parte porque apontam para um caminho a seguir para o estudo futuro do sistema Plutão-Caronte e outros corpos em todo o Cinturão de Kuiper. O objeto transnetuniano 90482 Orcus (que muitos cientistas consideram ser um planeta anão) e sua lua Vanth, por exemplo, compartilham uma proporção de massa semelhante (Vanth é 14 por cento tão massiva quanto Orcus). E vários outros TNOs têm luas de grande tamanho em comparação com seus mundos-mãe.

Denton diz que as descobertas de sua equipe podem ajudar a explicar por que Plutão e Caronte têm quantidades surpreendentes de atividade geológica, apesar de sua pequena estatura e sua imensa distância do Sol.

“Uma das coisas interessantes sobre a colisão que modelamos é que ela transmite muito calor ao sistema,” diz Denton. “Ele aumenta o calor interno em cerca de 100 [graus Celsius (180 graus Fahrenheit)],”, diz ela. “Para gelo, pode fazer uma grande diferença.”

Com isso em mente, parece provável que ainda haja muitas grandes descobertas reservadas em relação a esses mundos pequenos, mas poderosos, do sistema solar externo.