Em 1989, a missão Voyager 2 descobriu seis novas luas em órbita de Neptuno, incluindo cinco minúsculas que orbitam logo para lá dos anéis principais do planeta. Devido ao seu pequeno tamanho e localização, estes satélites têm sido difíceis de estudar a partir da Terra. Agora, utilizando o Telescópio Espacial James Webb da NASA, uma equipa de investigadores do Caltech observou os anéis de Neptuno e três dessas luas - Larissa, Galateia e Proteu - e descobriu que a sua composição é única entre os corpos do Sistema Solar exterior.

Estas descobertas apontam para a existência de um sistema original de luas que foi destruído quando Tritão, a maior lua de Neptuno, foi provavelmente capturada pela gravidade do planeta após se ter formado noutro local do Sistema Solar. Os investigadores pensam que os vestígios deixados por esta colisão se uniram posteriormente para formar as luas interiores que vemos hoje.

"Se Neptuno teve outrora um sistema de luas semelhante ao que vemos hoje em Úrano, esperamos que tenha sido completamente destruído pelo processo de captura de Tritão", afirma a ex-aluna de doutoramento do Caltech, Ryleigh Davis, autora principal de um artigo científico sobre as descobertas da equipa, publicado a 29 de julho na revista Science Advances. "Esta é uma nova e empolgante evidência de que algo catastrófico aconteceu em Neptuno, que destruiu completamente os seus satélites originais, e estamos a começar a ver as marcas deixadas por esse processo".

Neptuno é um planeta curioso, pois é o único no Sistema Solar que não possui um sistema lunar "típico" composto por satélites grandes e ordenados, o que significa que o seu percurso evolutivo também poderá ser único. De facto, outro estudo recente do mesmo programa de investigação do Webb, liderado pelo investigador de pós-doutoramento do Caltech, Matthew Belyakov, fornece evidências independentes da existência do sistema original de satélites, sugerindo que a lua de Neptuno, Nereida, poderá ser o único membro intacto sobrevivente.

Para procurar mais pistas que pudessem ajudar a reconstruir a história de Neptuno, Davis (que fez os seus estudos no laboratório de Mike Brown, no Caltech) e a equipa voltaram-se para as luas interiores do planeta.

Imagens da lua de Neptuno, Larissa, e dos anéis, captadas pelo instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb, em duas ocasiões em que Larissa se encontrava em lados opostos de Neptuno. Os pontos brilhantes correspondem a Larissa e os anéis brilhantes são visíveis com clareza. O próprio Neptuno está posicionado no centro e as posições calculadas dos anéis de Neptuno estão sobrepostas a cinzento. Crédito: Davis et al. 2026; dados do Webb - NASA/ESA/CSA

Até recentemente, não existiam dados espetroscópicos sobre essas luas. Os espetrógrafos, como o do Webb, dividem a luz nos seus diversos comprimentos de onda para obter informações sobre a composição química dos alvos astronómicos, permitindo aos cientistas identificar as moléculas presentes.

Em colaboração com Belyakov, Davis concebeu e coliderou um programa de investigação utilizando dados do Telescópio Webb para determinar a composição dos satélites, com o objetivo de verificar se a equipa poderia aprender mais sobre como esses objetos se terão formado.

"Os filossilicatos nunca tinham sido detetados em nenhum local do Sistema Solar exterior para além de Júpiter, pelo que isso não constava da nossa lista de elementos a procurar", afirma Davis, que é atualmente investigador de pós-doutoramento na Universidade da Califórnia em San Diego. "Ficámos surpreendidos ao encontrar as argilas observadas, que teriam de provir de objetos muito, muito maiores do que as pequenas luas do anel interior de Neptuno".

Um resultado interessante, diz Davis, é que foram encontrados sinais de filossilicatos ricos em magnésio nos espetros de Larissa, Galateia e dos anéis - minerais que só se formam na presença de água líquida. No entanto, nenhum dos espetros das três luas estudadas, nem dos seus anéis, indica a presença de gelo de água.

"Isso é realmente surpreendente, porque tudo nesta parte do Sistema Solar é realmente gelado", afirma ela. "Por isso, estamos bastante confiantes de que tiveram de provir das profundezas de algo que fosse suficientemente grande para gerar calor suficiente para derreter o seu gelo de água. Pensamos que o local mais provável seria um sistema original de luas geladas, embora seja um pouco misterioso para onde o gelo possa ter ido".

Este diagrama ilustra a origem proposta para o atual sistema de luas interiores e anéis de Neptuno. Neptuno possuía outrora um sistema de grandes luas que foram destruídas quando Tritão - um objeto capturado da Cintura de Kuiper - chegou. A destruição expôs minerais argilosos provenientes das profundezas desses mundos antigos, e uma pequena fração dos detritos reagrupou-se, formando as pequenas luas interiores e os anéis que observamos hoje. Crédito: R. Davis

Brown recorda que todos na equipa tiveram a mesma grande pergunta quando viram os espetros dos satélites: "O que é isto?"

"Foi preciso um trabalho de investigação meticuloso da parte de Ryleigh para que compreendêssemos o que estávamos a ver", afirma ele. "Por vezes, na ciência, tentamos encontrar evidências para avaliar uma hipótese específica e, outras vezes, algo em que nem sequer tínhamos pensado surge de repente, bem à nossa frente".

Além disso, os filossilicatos não estavam presentes em Proteu, a maior das pequenas luas investigadas, sugerindo que esta pode ter sofrido uma reacreção a partir de uma região diferente do disco de detritos ou ter sofrido um aquecimento subsequente que destruiu quaisquer minerais argilosos presentes. Além disso, a equipa descobriu que cada uma das três luas possui o mesmo mineral hidratado que a equipa ainda não conseguiu identificar.

"Vemos algo que não se parece realmente com nada do que já identificámos no Sistema Solar; não corresponde a nada que tenhamos nas nossas bibliotecas espetrais", afirma Davis. "Assumimos que se trate também de alguma forma de rocha hidratada proveniente das luas, mas ainda há muito mistério".

Embora a equipa defenda o cenário da destruição de satélites primordiais, salienta que não se pode excluir uma explicação alternativa: a fragmentação, por forças de maré, de um grande objeto diferenciado da Cintura de Kuiper, de tamanho semelhante ao de Plutão, que passou demasiado perto de Neptuno e foi despedaçado pela gravidade do planeta.

"Seja como for, o que estamos a observar nestas luas teve de provir das profundezas de algo muito maior", afirma Davis, salientando que as luas interiores de Neptuno são o único local no Sistema Solar onde podemos observar diretamente a composição do interior profundo de um grande mundo gelado. "Esse material está normalmente enterrado de forma permanente - só podemos inferir o que lá está. Aqui, um evento catastrófico virou, essencialmente, estas luas antigas do avesso, e podemos ver o que estava escondido no seu interior".

Ela realça que as descobertas da equipa deixam mais questões em aberto do que dão respostas; projetos futuros, diz ela, poderão analisar a dinâmica da evolução do processo de destruição e recriação das luas.

"Se considerarmos Tritão e destruirmos as nossas grandes luas, pensamos que apenas cerca de 1% desse material permaneceu no sistema", afirma Davis. "Mas o comportamento real desse material pode ser muito diferente se Tritão continuar lá a agitar as coisas durante muito tempo. Assim, olhando para o futuro, seria interessante compreender como esse processo decorre na realidade. A partir daí, a questão é: 'Será que podemos aprender alguma coisa sobre o tamanho que as luas iniciais teriam de ter para se terem formado e fornecido este material?'"

// Caltech (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science Advances)

Quer saber mais?

Neptuno:
NASA
The Nine Planets
Wikipedia
Anéis de Neptuno (Wikipedia)

Larissa:
NASA
Wikipedia

Galateia:
NASA
Wikipedia

Proteu:
NASA
Wikipedia

Tritão:
NASA
Wikipedia

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
ESA
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NIRCam (NASA)
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NIRSpec (NASA)

Voyager 2:
NASA
The Sky Live
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