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segunda, 27 agosto 2018 20:47

Júpiter teve distúrbios de crescimento Destaque

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Este é o hemisfério sul de Júpiter fotografado pela sonda Juno da NASA. Este é o hemisfério sul de Júpiter fotografado pela sonda Juno da NASA. Crédito: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / GeraldEichstaedt / Sean Doran

Os pesquisadores agora podem mostrar como Júpiter foi formado. Dados recolhidos de meteoritos indicaram que o crescimento do planeta gigante havia sido adiado por dois milhões de anos. Agora, os pesquisadores descobriram uma explicação: as colisões com blocos do tamanho de quilómetros geravam alta energia, o que significava que nessa fase dificilmente qualquer acúmulo de gás poderia ocorrer e o planeta só poderia crescer lentamente.

Com um diâmetro do equador de cerca de 143.000 quilómetros, Júpiter é o maior planeta do sistema solar e tem 300 vezes a massa da Terra. O mecanismo de formação de planetas gigantes como Júpiter tem sido um tema muito debatido há várias décadas. Agora, astrofísicos do Centro Nacional Suíço de Competência em Pesquisa (NCCR) PlanetS das Universidades de Berna e Zürich e ETH Zürich uniram forças para explicar os enigmas anteriores sobre como Júpiter foi formado e novas medições. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Nature Astronomy.

"Podemos mostrar que Júpiter cresceu em diferentes fases distintas", explica Julia Venturini, pós-doc na Universidade de Zurique. "Especialmente interessante é que não é o mesmo tipo de corpos que trazem massa e energia", acrescenta Yann Alibert, director de ciências do PlanetS e primeiro autor do artigo. Primeiro, o embrião planetário rapidamente juntou pequenos seixos de tamanho de centímetro e rapidamente construiu um núcleo durante o primeiro milhão de anos iniciais. Os dois milhões de anos seguintes foram dominados pelo acréscimo mais lento de rochas maiores, de tamanho de quilómetros, chamadas planetesimais. Eles atingem o planeta em crescimento com grande energia, liberando calor. "Durante o primeiro estágio, os seixos trouxeram a massa", explica Yann Alibert: "Na segunda fase, os planetesimais também adicionaram um pouco de massa, mas o que é mais importante, eles trouxeram energia". Depois de três milhões de anos, Júpiter cresceu para um corpo de 50 massas terrestres. Então, a terceira fase de formação começou dominada pelo acúmulo de gás fugitivo levando ao gigante de gás de hoje com mais de 300 massas terrestres.

Sistema solar dividido em duas partes

O novo modelo para o nascimento de Júpiter corresponde aos dados de meteoritos que foram apresentados numa conferência nos EUA no ano passado. No início, Julia Venturini e Yann Alibert ficaram intrigados quando ouviram os resultados. Medições da composição de meteoritos mostraram que nos tempos primordiais do sistema solar a nebulosa solar foi dividida em duas regiões durante dois milhões de anos. Portanto, pode-se concluir que Júpiter actuou como uma espécie de barreira quando cresceu de 20 para 50 massas terrestres. Durante este período, o planeta em formação deve ter perturbado o disco de poeira, criando uma superdensidade que prendeu as pedras fora de sua órbita. Portanto, o material das regiões externas não poderia se misturar com o material das regiões internas até que o planeta atingisse massa suficiente para perturbar e espalhar as rochas para dentro.

"Como poderia ter levado dois milhões de anos para Júpiter crescer de 20 para 50 massas terrestres?" perguntou Julia Venturini. "Isso pareceu muito longo", explica ela: "Essa foi a pergunta que motivou nosso estudo". Uma discussão por e-mail começou entre os pesquisadores NCCR PlanetS das Universidades de Berna e Zurique e ETH Zürich e na semana seguinte os especialistas nas áreas de astrofísica, química-cósmica e hidrodinâmica organizaram uma reunião em Berna. "Em algumas horas, sabíamos o que tínhamos que calcular para nosso estudo", diz Yann Alibert: "Isso só foi possível no âmbito do NCCR, que liga cientistas de vários campos".

Explicação para o crescimento atrasado

Com seus cálculos, os pesquisadores mostraram que o tempo que o jovem planeta gastou na faixa de massa de 15 a 50 massas terrestres foi de facto muito mais longo do que se pensava anteriormente. Durante esta fase de formação, as colisões com as rochas do tamanho de um quilómetro forneceram energia suficiente para aquecer a atmosfera gasosa do jovem Júpiter e evitaram o rápido resfriamento, a contração e o acréscimo adicional de gás. "Os seixos são importantes nos primeiros estágios para construir um núcleo rapidamente, mas o calor proporcionado pelos planetesimais é crucial para retardar o acréscimo de gás de modo que corresponda à escala de tempo dada pelos dados do meteorito", resumem os astrofísicos. Eles estão convencidos de que seus resultados fornecem também elementos-chave para resolver problemas de longa data da formação de Urano e Neptuno e exoplanetas neste regime de massa.

Fonte da História:

Materials provided by University of ZurichNote: Content may be edited for style and length.


Journal Reference:

  1. Yann Alibert, Julia Venturini, Ravit Helled, Sareh Ataiee, Remo Burn, Luc Senecal, Willy Benz, Lucio Mayer, Christoph Mordasini, Sascha P. Quanz, Maria Schönbächler. The formation of Jupiter by hybrid pebble–planetesimal accretionNature Astronomy, 2018; DOI: 10.1038/s41550-018-0557-2
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