Maior satélite de Netuno seria responsável por inclinação de quase 30 graus do planeta, sugere pesquisador da Unesp

A partir de simulações, novo estudo propõe que a interação com Tritão pode ter moldado a inclinação do eixo de rotação de Netuno. Ao entrar em uma espécie de alinhamento gravitacional com o gigante gasoso, o satélite teria estabilizado sua órbita e, gradualmente, reorientado o planeta até a configuração atual

As estações do ano, tão importantes para estabelecer o ritmo e as estratégias de sobrevivência dos seres que habitam a Terra, são um legado de nosso passado cósmico. O que as torna possíveis é a inclinação de cerca de 23,5° do eixo de rotação da Terra em relação ao plano da órbita em torno do Sol. Esta inclinação, explica a pesquisa astronômica, deveu-se a uma série de eventos transcorridos durante o processo de formação de nosso planeta. Alguns teóricos acreditam que grandes colisões com corpos que andavam perambulando pelo Sistema Solar em seu período inicial contribuíram para alterar a posição original do eixo, que deveria ser de 90°.

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Sabemos que outros “vizinhos” planetários também apresentam diferentes graus de inclinação e, em decorrência disso, podem exibir alterações sazonais climáticas. Cabe aos astrônomos tentar explicar quais podem ter sido as causas para que eles também tenham pendido para o lado. Um novo estudo, conduzido por um pesquisador da Unesp, tem como foco Netuno, que apresenta uma inclinação ainda maior do que a da Terra, alcançando 28°.

A teoria mais aceita para explicar o surgimento do Sistema Solar sustenta que ele remonta a uma nuvem primordial de poeira e gás que se contraiu devido à ação da força gravitacional, há 4,6 bilhões de anos. Dessa nuvem formou-se uma protoestrela que depois se tornaria o Sol que conhecemos. Uma parte do material da nuvem, no entanto, não foi aproveitada na formação da estrela e se manteve pairando ao seu redor. Este material também passou por um processo de aglutinação que durou dezenas de milhões de anos (talvez mais) e que resultou no surgimento dos planetas que conhecemos, que compõem nosso sistema.

Por conta desse processo de formação, é esperado que os eixos de rotação dos planetas permaneçam próximos de uma posição “vertical” em relação ao plano da órbita que eles descrevem ao redor do Sol. Esse é o caso de Mercúrio, por exemplo. Mas a maioria apresenta alguma inclinação.

Já foram formuladas hipóteses para explicar a inclinação de 28° de Netuno, mas o debate ainda segue em aberto. Em um artigo recente, Rodney Gomes, docente da Faculdade de Engenharia e Ciências da Unesp, câmpus de Guaratinguetá, propôs uma nova solução: no lugar de colisões violentas durante a época de formação, o planeta gigante pode ter experimentado um deslocamento gradual que envolveu seu principal satélite, Tritão.

Intitulado Neptune’s obliquity was likely engendered by Triton’s tidal evolution, o trabalho foi publicado na revista científica Icarus e, a partir de simulações, o pesquisador defende que a presença de Tritão pode ter criado uma influência gravitacional em Netuno que, no decorrer de milhões de anos, levou à inclinação que vemos hoje.

“A interação gravitacional do satélite faz com que o eixo de rotação mude. Mas, para que isso aconteça, o satélite deve estar no local certo, na hora certa”, conta Gomes. “E Tritão é um satélite muito particular porque acredita-se que foi capturado”, afirma.

Este termo significa que a história de Tritão difere da de muitas outras luas do Sistema Solar, que surgiram mais ou menos ao mesmo tempo que os planetas e a partir da mesma nuvem primordial. A hipótese mais aceita para sua origem estabelece que ele teria surgido em uma região mais distante do Sistema Solar, conhecida como cinturão de Kuiper. Ao passar próximo de Netuno, foi capturado pela força gravitacional do planeta, permanecendo em sua órbita.

Segundo o docente, essa origem diferente reforça a ideia de que o satélite pode ter influenciado a inclinação de Netuno porque, ao ser capturado, Tritão passou a orbitar o planeta de uma forma que se mostraria inicialmente bastante irregular. Com o tempo, a órbita foi mudando aos poucos, e esse processo acabou interferindo na orientação do eixo de rotação do planeta, contribuindo para sua inclinação.

Um sistema que foge ao padrão

Urano, outro planeta classificado como um gigante gasoso, apresenta uma inclinação ainda mais drástica, de 97,8º. Também neste caso, alguns teóricos acreditam que a melhor explicação envolve grandes colisões com outros corpos durante sua formação. Mas não há consenso.

Há ainda hipóteses que envolvem a influência de luas. Em alguns casos, um deslocamento gradual dessas luas — causado por forças chamadas de maré — pode levar a mudanças na inclinação do planeta ao longo de milhões ou bilhões de anos. Esse tipo de mecanismo já foi usado para explicar, por exemplo, a inclinação de Saturno.

Em comum, muitas dessas explicações envolvem um fenômeno chamado ressonância. A ressonância é uma espécie de “sincronização” entre movimentos de corpos celestes que pode resultar em uma amplificação dos efeitos ao longo do tempo. Quando isso acontece, pequenas interações gravitacionais podem se acumular e provocar mudanças significativas na orientação do eixo de um planeta.

Gomes aposta na combinação desses dois fenômenos: a força da maré, responsável pela migração de Tritão e, uma vez posicionado em órbita de Netuno, os efeitos de ressonância que se estabeleceram entre o planeta e o satélite.

O papel decisivo de Tritão

A chave da hipótese de Gomes está na história orbital de Tritão. Diferentemente da maioria das luas do Sistema Solar, Tritão possui uma órbita retrógrada, isto é, seu deslocamento em torno de Netuno se dá no sentido oposto à rotação do planeta. Essa característica sugere fortemente que ele não se formou junto com Netuno, e sim que foi capturado posteriormente. “A maioria dos sistemas de satélites é chamada de regulares, porque se formaram mais ou menos junto com os planetas. Por conta disso, sua configuração inclui estar no mesmo plano que os planetas e descrever órbitas mais ou menos circulares. Tritão, porém, roda ao contrário”, afirma Gomes.

O docente explica que o cenário mais plausível é que Tritão tenha sido capturado em algum momento em que transcorria o processo de formação de Netuno. Ele sugere que o satélite fazia parte de um sistema binário, ou seja, estava gravitacionalmente ligado a outro corpo, e ambos orbitavam um ao outro. A hipótese sugere que, quando esses dois corpos passaram próximos de Netuno, seu sistema foi desestabilizado: enquanto um dos objetos escapou, o outro ficou preso à gravidade do planeta. Esse processo explicaria por que Tritão apresenta características orbitais tão distintas das de Netuno, e essas características podem ter levado à inclinação do planeta.

Inicialmente, a captura de Tritão resultaria em uma órbita altamente excêntrica e inclinada. Segundo o estudo, essa configuração inicial é crucial, já que, ao longo de milhões de anos, a órbita do satélite teria evoluído devido a interações de maré com o planeta, tornando-se gradualmente mais circular e próxima. A força de maré, nesse caso, é o efeito da gravidade de Netuno que puxa Tritão de forma desigual, mais intensamente no lado mais próximo do planeta do que no lado oposto, gerando deformações internas no satélite. Esse efeito faz com que a órbita perca energia ao longo do tempo, levando Tritão a se aproximar de Netuno e a reduzir sua excentricidade.

Durante esse processo, a interação gravitacional entre o satélite e o planeta teria afetado não apenas a órbita, mas também a orientação do eixo de rotação de Netuno. Esse eixo não é fixo: ele realiza um movimento lento, semelhante a um “bamboleio”, conhecido como precessão, que altera gradualmente sua orientação no espaço.

Em determinadas condições, a velocidade desse movimento pode coincidir com um ritmo específico do Sistema Solar, chamado de frequência s8, uma espécie de “batida” gravitacional associada à interação entre os planetas gigantes. Quando esses dois movimentos entram em sintonia, ocorre um fenômeno conhecido como ressonância spin–órbita. É como empurrar um balanço sempre no momento certo: pequenas forças repetidas acabam produzindo um efeito cada vez maior.

Nesse cenário, a influência gravitacional de Tritão, mesmo sendo relativamente sutil, passa a se acumular ao longo de milhões de anos, ampliando progressivamente a inclinação do eixo de Netuno.

“Quando dois corpos entram em ressonância, passam a se alinhar repetidamente na mesma direção, o que aumenta a influência da gravidade entre eles. Esse efeito se acumula ao longo do tempo e pode alterar características da órbita, como sua inclinação e formato”, explica Gomes.

As simulações realizadas no estudo mostram que esse processo pode ter um impacto expressivo: em alguns casos, a inclinação ultrapassa 50°. Em cerca de um terço das simulações, o valor supera 20%, aproximando-se, assim, da inclinação que é observada atualmente, de cerca de 28°.

Uma história que só utiliza elementos conhecidos

Gomes pondera que outros mecanismos foram propostos ao longo dos anos, mas muitos são dependentes de condições específicas ou de eventos que são difíceis de justificar. Já sua hipótese depende apenas de elementos já conhecidos: o satélite Tritão, suas interações de maré e a dinâmica gravitacional do Sistema Solar já conhecida. Essa explicação sugere que a própria evolução natural do sistema pode ter gerado o resultado observado, sem a necessidade de incorporar a ocorrência de colisões desconhecidas.

Ainda que mais estudos sejam necessários para refinar os detalhes e explorar variações do modelo, os resultados representam um avanço na compreensão da dinâmica de Netuno, conectando a história orbital de Tritão à inclinação do planeta. “Agora é preciso realizar mais simulações e mais estudos. Simulações são custosas, por isso não é possível realizar muitas de uma vez. Mas este já é um caminho inicial para pensar em novas explicações”, diz Gomes.