As luas vêm em muitas formas.
Na nossa Sistema solar Temos luas rochosas (por exemplo Terrade lua), luas oceânicas (por exemplo Europa E Encélado) e luas de gelo congeladas (por exemplo Tritão) Mas não existem luas gasosas. Temos azar de não ter luas gasosas ou existem razões físicas para que elas não existam?
Na verdade, existem luas gasosas! Mesmo que eles não estejam em nosso sistema solar. Embora mais de 5.500 Exoplanetas Até agora, apenas dois foram descobertos possíveis com. exoluas Eles foram observados e nenhum deles está 100% confirmado ainda. O estranho sobre essas duas “exoluas” é que elas são gigantes gasosas e orbitam muito maiores Gigantes gasosos! Mas, como veremos, são a exceção que confirma a regra.
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Para entender por que não existem luas gasosas, pelo menos em nosso sistema solar, é melhor primeiro entender como os planetas gigantes gasosos se formam.
Existem dois cenários para a formação do planeta gigante gasoso. Uma é referida como formação “de baixo para cima”, a outra como “de cima para baixo”.
Formação de mundos gasosos de baixo para cima
de baixo para cima, ou “Acumulação básica“A formação é como os planetas gasosos gigantes do nosso sistema solar se formaram. Se pudéssemos voltar no tempo 4,5 mil milhões de anos, veríamos um jovem sol rodeado por um disco de gás e poeira. Este é o disco protoplanetário do qual todos os planetas formado. Primeiro, ele se agregou em corpos rochosos E eles crescem à medida que poeira, cascalho e asteroides se acumulam. Alguns só cresceram em tamanho Marte ou VênusMas outros continuaram a crescer, formando corpos rochosos gigantes com até 10 vezes a massa da Terra.
Assim que obtiveram essa massa massiva, eles tiveram uma gravidade forte o suficiente para começar a varrer grandes faixas de gás para fora do disco protoplanetário. A quantidade exata de gás que eles roubam e o quanto crescem depende da gravidade e da quantidade de gás disponível.
Mas no final, o nosso sistema solar ficou com quatro planetas gigantes gasosos – Júpiter E SaturnoE os “gigantes de gelo” mais legais. Urano E Netuno. NASA Juno A missão a Júpiter ajudou a encontrar evidências que apoiam o modelo de acreção do núcleo, ao detectar a gravidade de um núcleo rochoso grande, mas difuso, com uma massa de cerca de dez vezes a da Terra no centro de Júpiter.
Formação de mundos gasosos de cima para baixo
No modelo de cima para baixo, os mundos gasosos formam-se diretamente a partir de uma massa de gás que colapsa numa nebulosa, tal como acontece com as estrelas. Porém, existe uma massa mínima que esse processo pode produzir.
Quando uma grande massa de gás se contrai sob a influência da sua própria gravidade, ela aquece porque o gás é compactado em um volume menor e, portanto, mais denso. Mas quando o gás está quente, quer expandir-se, por isso, para continuar a contrair-se, a massa de gás deve irradiar o seu excesso de calor. Como resultado, frequentemente vemos nuvens de gás em colapso brilhando em energia térmica infravermelha.
No entanto, existe um fator limitante denominado “limite de opacidade da segmentação”.
“Irradiar calor suficiente para que o gás possa arrefecer e continuar a colapsar depende da opacidade, temperatura e densidade da poeira, e este processo torna-se muito menos eficiente com objetos mais pequenos, ao ponto de ter cerca de 3 massas de Júpiter.” “Não consegue irradiar calor suficiente para continuar a colapsar”, disse Sam Pearson, da Agência Espacial Europeia, numa entrevista.
Quanto menor o volume, mais concentrada e opaca se torna a poeira, e o processo de irradiação do excesso de calor resultante da contração gravitacional torna-se cada vez mais ineficiente. Portanto, nada menor que 3 blocos de Júpiter pode ser formado no processo de cima para baixo.
Por que o sistema solar não tem luas gasosas?
Tal como os seus planetas-mãe, a maioria das luas do nosso sistema solar formou-se através de um processo ascendente de acumulação de núcleos em discos de material restante em torno dos seus planetas-mãe. Como os planetas já haviam acumulado a maior parte do material disponível, não havia material suficiente para formar uma lua com massa suficiente para ter gravidade suficiente para reter muito gás. Na verdade, existe apenas uma lua no sistema solar que possui atmosfera, e essa é a maior lua de Saturno. Titã.
Da mesma forma, um processo de cima para baixo não poderia ter ocorrido porque não havia gás suficiente e, se tivesse ocorrido, teria sido o maior mundo do sistema solar por uma ampla margem.
Luas estranhas
Portanto, não podemos formar luas gasosas através dos dois processos mais convencionais de produção de mundos gasosos. No entanto, existem muitas anomalias no sistema solar que se formaram de forma diferente.
No caso da Terra, a Lua provavelmente se formou a partir de material liberado da Terra após A Colisão gigante O tamanho de Marte Protoplaneta. Esses detritos formaram um anel que formou a lua da Terra através da acreção do núcleo. Uma colisão com um planeta gigante gasoso poderia expelir gás suficiente para formar uma lua gasosa?
Infelizmente não. “Planetas rochosos podem ter efeitos como este, mas lembre-se quando for um cometa Sapateiro – Levi 9 Atingido por Júpiter [in 1994]? “Desapareceu completamente. Os gigantes gasosos comem qualquer coisa”, disse Jesse Christiansen, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, ao Space.com em uma entrevista.
Qualquer coisa que colida com um gigante gasoso fica incorporado no gigante gasoso e torna-se parte dele, em vez de lançar detritos no espaço.
Outra estranheza são as luas que foram capturadas. Por exemplo Marte Duas luas Fobos E Deimos Eles foram presos Asteróides. A lua externa de Saturno, Febe, é um corpo cometário capturado, e a lua de Netuno, Tritão, é um corpo cometário capturado Cinturão de Kuiper Meta. Eles não se formaram em torno de um planeta, eles se formaram sozinhos no espaço, e então chegaram muito perto e foram capturados pela gravidade do planeta.
Isto levanta a questão: um planeta gasoso menor pode ser capturado por um planeta gasoso maior? Afinal, os mundos gasosos podem ter até doze vezes a massa de Júpiter, então, em princípio, poderiam facilmente colidir com, digamos, um mundo gasoso com a massa de Netuno.
Luas gasosas exógenas
E parece que eles realmente podem! “Pode haver luas do tamanho de Netuno em torno de exoplanetas gigantes”, disse Christiansen.
Exoluas candidatas foram mencionadas no início deste artigo – Kepler 1625b-i E Kepler 1708b-i -Ambos são gigantes gasosos por direito próprio, mas parecem estar subordinados a gigantes gasosos maiores.
“Vou confirmar que ambos são candidatos”, disse Christiansen. “Vemos algo nos dados que é consistente com a Lua, mas há outras coisas que também poderiam explicar isso.”
Supondo que seja uma lua verdadeira, Kepler 1625b-i tem uma massa de 19 vezes a massa da Terra (cerca de 6% da massa de Júpiter), tornando-o semelhante em massa a Netuno, e um planeta gasoso companheiro 30 vezes a massa e o diâmetro da Terra. Metade da de Júpiter.
Kepler-1708b-i é provavelmente menos massivo que Kepler-1625b-i, com um diâmetro cerca de cinco vezes o tamanho da Terra (cerca de metade do diâmetro de Kepler-1625b-i) e orbitando um planeta gigante 4,6 vezes maior que Júpiter.
“Eles desafiam muitas teorias”, disse Christiansen. “É difícil descobrir como eles se formaram assim, então devem ter sido capturados.”
A natureza dos objetos capturados os tornaria semelhantes, em princípio, às luas capturadas em nosso sistema solar. Eles poderiam ter se formado como planetas a partir de núcleos de acreção no disco e depois ter sido capturados à medida que migravam em direção à sua estrela.
A migração parece ser um processo comum em sistemas planetários jovens. É assim que os astrônomos explicam os “Júpiteres quentes”, gigantes gasosos que estão muito perto de sua estrela, mas provavelmente se formaram tão perto. No caso das exoluas Kepler 1625b-i e 1708b-i, ao migrarem, foram capturadas por planetas maiores localizados à sua frente.
No entanto, apesar de tudo isto, provavelmente não são luas reais! Em vez disso, ambos são exemplos prováveis de planetas duplos, em vez de exoluas. Um planeta duplo ocorre quando ambos os mundos orbitam em torno de um centro de massa comum no espaço entre eles, em vez de um orbitar o outro. Temos um planeta duplo em nosso sistema solar, em forma de planeta Plutão E seu maior amigo Sharon.
Então, existem alguns tipos de luas gasosas, mas para fazê-las a natureza tem que trapacear!
