As medições de um isótopo de árgon poderão ajudar os cientistas a compreender se o interior de Úrano e de Neptuno, os chamados "gigantes gelados" do nosso Sistema Solar, é dominado por gelo ou por rocha. Uma nova investigação liderada pelo SwRI (Southwest Research Institute) e publicada na revista The Planetary Science Journal mediu o árgon-40 presente na atmosfera destes planetas para estimar a quantidade de rocha existente sob as suas superfícies e procurar pistas sobre as origens dos planetas, incluindo onde e como se formaram.

"Apesar de décadas de investigação, ainda dispomos de surpreendentemente pouca informação sobre o que se encontra por baixo das atmosferas de Úrano e Neptuno e sobre as suas composições físicas", afirmou o Dr. Olivier Mousis, cientista planetário da Divisão de Ciência e Exploração do Sistema Solar do SwRI, em Boulder, no estado norte-americano do Colorado, que liderou o estudo. "Vale a pena considerar se estes planetas poderão conter muito mais rocha do que as suas classificações como gigantes gelados sugerem. Investigámos se o árgon-40 nos poderia ajudar a distinguir entre estas possibilidades, ou se existem melhores utilizações para este marcador químico único em investigações futuras".

O árgon-40 encontrado nas atmosferas de Úrano e Neptuno tem duas origens possíveis. Parte do árgon-40 atmosférico poderá ter sido herdado da nebulosa protossolar, a nuvem de poeira e gás que formou o Sistema Solar há aproximadamente 4,6 mil milhões de anos. O árgon-40 adicional poderia ser explicado por milhares de milhões de anos de decaimento radioativo do potássio-40 encontrado em materiais rochosos nas profundezas dos planetas. Ao distinguir entre as proporções de árgon-40 que os planetas herdaram durante a sua formação e o árgon-40 produzido no seu interior que chegou às suas atmosferas, a equipa pensou que poderia, potencialmente, extrapolar a quantidade de rocha que cada planeta contém.

O principal desafio enfrentado pela equipa consistiu em determinar exatamente como distinguir entre as duas origens possíveis do isótopo. Para resolver este problema, Mousis e a sua equipa combinaram cálculos da produção de árgon-40 com um modelo numérico da nebulosa protossolar. O modelo acompanhou a condensação, o aprisionamento e o transporte do árgon "primordial" no interior de partículas de gelo à medida que a nebulosa evoluía e que depois foi acumulado para ajudar a formar Úrano e Neptuno.

"Com base na nossa investigação, o árgon primordial que chegou a Úrano e a Neptuno, bem como os seus isótopos, superariam completamente quaisquer contribuições resultantes do decaimento radioativo no interior dos planetas", afirmou Mousis, acrescentando que as contribuições de árgon-40 provenientes da nebulosa protossolar são mais abundantes do que se pensava anteriormente. "Tendo isto em consideração, concluímos que as medições de árgon-40 na atmosfera provavelmente nos dizem mais sobre os ambientes de formação e a história dos planetas do que sobre os seus interiores rochosos ou gelados".

As simulações da equipa revelaram que os materiais que deram origem a planetas particularmente ricos em árgon podem ter-se formado perto de uma linha de gelo de árgon, uma fronteira próxima da orla da nebulosa protossolar onde as baixas temperaturas condensam o gás árgon em gelo sólido. A acumulação de partículas contendo árgon perto da linha de gelo pode ter influenciado a composição química dos materiais que formaram Úrano e Neptuno.

"Compreender a composição do material que deu origem a Úrano e a Neptuno é essencial para reconstruir as suas histórias de formação", afirmou a Dra. Robin Canup, vice-presidente da Divisão de Ciência e Exploração do Sistema Solar do SwRI e coautora do estudo. "Os nossos resultados demonstram como as condições em evolução no início do Sistema Solar puderam deixar assinaturas químicas que persistem nas atmosferas planetárias milhares de milhões de anos depois".

Estas descobertas poderão ajudar a orientar estudos futuros sobre as atmosferas de Úrano e Neptuno. Segundo os investigadores, futuras missões com sondas, como a missão "Uranus Orbiter and Probe" proposta pela NASA, poderão recolher diretamente amostras de gases nobres e de rácios isotópicos que não podem ser determinados de forma fiável através de observações remotas. As medições de azoto, carbono e outros componentes atmosféricos poderão ajudar a determinar a veracidade das teorias sobre a maneira como os gigantes gelados se formaram.

"As medições de árgon-40 podem ajudar-nos a responder a duas questões fundamentais que há muito escapam aos cientistas", afirmou Mousis. "De que são feitos Úrano e Neptuno, e onde é que os seus componentes se formaram antes de serem incorporados nos planetas? Futuras sondas atmosféricas equipadas com espetrómetros de massa suficientemente sensíveis poderão aproximar-nos da resposta a ambas as questões".

// SwRI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Planetary Science Journal)

Quer saber mais?

Árgon:
Wikipedia

Úrano:
NASA
The Nine Planets
Wikipedia

Neptuno:
NASA
The Nine Planets
Wikipedia

Missão proposta "Uranus Orbiter and Probe" da NASA:
Wikipedia