Satélites galileanos atingidos por uma chuva de detritos negros?

Composição de imagens obtidas pela sonda Galileo mostrando as quatro luas galileanas Ganimedes, Calisto, Io e Europa.
Crédito: NASA/JPL/DLR.

Como já tinha escrito aqui, os satélites irregulares de Júpiter são, muito provavelmente, o remanescente de uma população de objectos capturados há cerca de 4 mil milhões de anos, a partir de órbitas heliocêntricas durante as últimas fases da acrecção planetária. De acordo com o modelo de Nice, nessa altura, um rearranjo violento das órbitas dos planetas gigantes teria provocado a desestabilização de um disco compacto de planetesimais com 35 vezes a massa da Terra, situado entre 15 – 20 e 30 – 40 UA de distância do Sol. Este dramático evento viria a ter como consequência a dispersão de uma grande parte desses objectos por todo o Sistema Solar, arrastando uma importante fracção para uma série de encontros próximos com os gigantes gasosos. Os cientistas calculam que, em alguns destes encontros, as perturbações gravitacionais seriam suficientes para os quatro planetas capturarem estes objectos em órbitas irregulares, através de interacções envolvendo três corpos. Modelos numéricos sugerem que, no total, foram capturados na órbita de Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno o equivalente a um milésimo da massa da Lua destes objectos. Instabilidades dinâmicas acabariam, no entanto, por eliminar metade, terminando os restantes nas órbitas excêntricas e altamente inclinadas que hoje conhecemos. Numa fase seguinte, violentas colisões mútuas reduziriam ainda mais a massa destas populações, criando as famílias de pequenos objectos escuros actualmente observadas.
Um trabalho aceite na semana passada para publicação na revista Icarus, vem agora desvendar o destino final dos detritos produzidos pelas colisões entre os satélites irregulares de Júpiter. Partindo do modelo de Nice e dos modelos que explicam a captura e fragmentação destes objectos, os autores ponderaram a hipótese da cascata de colisões poder converter grande parte da sua massa inicial em pequenas partículas. Com tamanho suficientemente pequeno para poderem sofrer a influência do efeito de Poynting-Robertson, estas partículas entrariam numa lenta espiral em direcção a Júpiter. Assumindo que a distribuição da sua massa estaria em favor de tamanhos superiores a 50 μm, William Bottke e colegas descobriram que mais de 40 % acabariam por colidir com uma das quatro luas galileanas.

Comparação das superfícies das três luas Europa, Ganimedes e Calisto (resolução aproximada de 150 metros/pixel).
Crédito: NASA/JPL/DLR.

Grande parte deste material terá chegado ao seu destino há cerca de 4 mil milhões de anos. No entanto, modelos criados pelos autores indicam que este processo ainda não terminou. A maioria das partículas terá colidido com a superfície de Calisto, enquanto que apenas uma pequena fracção terá alcançado as três luas mais interiores Ganimedes, Europa e Io. Tendo em conta estes números, os autores calculam que as superfícies das quatro grandes luas de Júpiter possam estar soterradas em depósitos negros provenientes dos satélites irregulares jovianos com alturas de 120 – 140, 25 – 30, 7 – 15 e 7 – 8 metros, respectivamente. Os primeiros dois intervalos estão, curiosamente, em concordância com as observações. Os terrenos mais antigos de Calisto e de Ganimedes exibem as superfícies mais negras, e apresentam propriedades espectrais que denunciam a presença de materiais com características semelhantes às dos meteoritos condritos carbonáceos (objectos com albedos semelhantes aos dos satélites irregulares de Júpiter).
As superfícies de Europa e Io são muito mais recentes, pelo que os detritos que colidiram com estas luas foram, certamente, removidos por processos geológicos. Os autores especulam que, em Europa, grande parte destes materiais terão migrado para o interior da crusta de gelo, o que poderia explicar a presença de depósitos negros nas zonas mais profundas das fracturas observadas na sua superfície. Este mecanismo poderia ter garantido ao oceano subsuperficial de Europa uma abundante fonte de compostos orgânicos.
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