Cientistas simulam explosão de luas geladas para caçar oceanos escondidos

Um novo estudo do SwRI (Southwest Research Institute), nos Estados Unidos, mostra que colisões violentas não formam oceanos em luas geladas. O impacto apenas altera a espessura e a duração da água líquida já existente sob o gelo.

A pesquisa, publicada na Nature Astronomy, foi conduzida por cientistas do SwRI, e liderada por Marc Neveu, da University of Maryland e do Goddard Space Flight Center, da NASA. O trabalho analisou luas geladas de Saturno e Urano com raio menor que 1.000 quilômetros, candidatas a abrigar oceanos sob a crosta congelada.

Parte dessas luas pode ter se formado a partir dos destroços de colisões antigas, e o estudo testou se esse tipo de choque também seria capaz de criar um oceano do zero.

Como os cientistas simularam as colisões

A equipe combinou dois modelos computacionais para chegar à resposta. Um deles usa hidrodinâmica de partículas suavizadas para simular o momento do impacto. O outro reproduz a evolução térmica e estrutural da lua depois da colisão.

Essa combinação permitiu comparar a mesma lua em três cenários, sendo antes do impacto, depois do impacto e sem nenhuma colisão. Para contar como disruptivo, o choque precisava destruir o corpo original a ponto de o maior fragmento restante ter menos da metade do tamanho do alvo inicial.

“Nossa definição de impacto disruptivo era que o maior fragmento remanescente tinha que ser menor que a metade do tamanho do alvo inicial. Então, você está realmente destruindo essa coisa”, disse a pesquisadora Alyssa Rhoden, cientista da Divisão de Ciência e Exploração do Sistema Solar do SwRI e coautora do estudo, em comunicado.

Veja o vídeo da simulação:

Por que a colisão não cria um oceano novo

A resposta central da pesquisa é que um impacto forte o bastante para destruir uma lua pequena não deixa energia suficiente para derreter gelo e manter água líquida por muito tempo.

“Imagine uma lua pequena e congelada, que não está fazendo nada muito interessante. Se você joga algo contra ela e causa uma colisão grande, isso daria energia suficiente para formar um oceano?”, questionou Rhoden. “Nossos modelos indicaram que isso é, na verdade, extremamente difícil. Na maior parte das vezes, uma lua pequena que sofre uma disrupção pode perder seu oceano ou impedir que um oceano se forme.”

A coautora Raluca Rufu, também do SwRI, explica que o calor gerado no choque se dissipa rápido demais. “Isso pareceria contraintuitivo. Introduzir mais energia no sistema poderia derreter o gelo e criar oceanos”, disse Rufu. “Mas essa energia se dissipa muito rapidamente, o que na verdade atrapalha a formação de oceanos.”

Rhoden compara o processo a assar batatas. Uma batata inteira demora para esquentar e para esfriar. Cortada em pedaços menores, como uma batata frita, ela aquece e esfria muito mais rápido. O mesmo acontece quando uma lua pequena se estilhaça. Ou seja, os fragmentos perdem calor em pouco tempo, antes de conseguirem formar ou manter água líquida.

O que sobra depois do impacto é gelo mais grosso e núcleo mais denso

Mesmo sem criar oceanos novos, a colisão reorganiza o interior da lua. Antes do choque, rocha e gelo podem estar misturados de forma desordenada. Durante o impacto, o gelo derrete brevemente, o material mais pesado afunda até o centro e a água volta a congelar por cima, formando uma camada de gelo mais espessa.

“Quando tudo se consolida depois de uma colisão, você acaba com um núcleo mais robusto e uma camada de gelo mais grossa”, disse Rufu. “Quando as luas já tinham oceanos subterrâneos antes do impacto, as maiores (com raio de 1.000 quilômetros ou mais) podem preservá-los, mas as menores tendem a perdê-los.”

Enceladus e Dione estão fora de risco

As luas de Saturno Enceladus e Dione são hoje as principais candidatas a abrigar oceanos ativos no sistema solar externo. Segundo Rhoden, os dados da pesquisa tornam pouco provável que qualquer uma das duas tenha sido destruída e remontada nos últimos 100 milhões de anos.

Os autores reconhecem que as luas do sistema solar externo variam muito em tamanho, composição e órbita, e que os parâmetros exatos que levam a uma colisão disruptiva ainda não são bem conhecidos. Por isso, mais simulações serão necessárias para verificar se existe alguma condição especial capaz de gerar um oceano em uma lua pequena reconstruída a partir de destroços.