Plutão e Caronte: James Webb detecta dióxido de carbono e peróxido de hidrogénio

A 5,7 bilhões de quilômetros do Sol, nas regiões mais distantes do nosso Sistema Solar, fica o planeta anão Plutão. Menor do que a Austrália, ele é um mundo gelado, com montanhas, geleiras e crateras, onde a temperatura média chega a –232°C.

Cinco luas giram em torno de Plutão - Estige, Nix, Cérbero, Hidra e Caronte. Entre elas, Caronte é a maior. Diferentemente do que ocorre na maior parte dos sistemas planetários, Caronte e seu corpo “pai” formam um "sistema binário": em vez de um orbitar rigidamente o outro, os dois contornam um ponto no espaço situado entre ambos.

Apesar de décadas de observações, Plutão e suas luas ainda guardam muitas incógnitas. Em uma nova pesquisa publicada hoje na Comunicações da Natureza, uma equipa liderada pela astrónoma Silvia Protopapa, do Instituto de Pesquisa do Sudoeste (Estados Unidos), anunciou a identificação de dióxido de carbono e peróxido de hidrogénio na superfície de Caronte.

As conclusões, obtidas a partir de dados do Telescópio Espacial James Webb, trazem pistas essenciais sobre como se formou o nosso sistema “não-planeta/planeta” favorito.

O que é Caronte?

Caronte foi descoberto pela primeira vez em 1978, quando cientistas analisavam a órbita de Plutão.

Em muitos aspetos, Caronte lembra uma versão menor de Plutão. O satélite tem pouco mais de 1.200 quilômetros de diâmetro - aproximadamente metade do tamanho de Plutão - o que o torna a maior lua conhecida, em termos relativos, quando comparada ao seu corpo principal em todo o Sistema Solar.

O próprio Plutão já é pequeno em relação à nossa Lua: tem cerca de dois terços do diâmetro e um sexto da massa do satélite da Terra. Já a massa de Caronte é aproximadamente um oitavo da massa de Plutão.

A dinâmica orbital de Caronte e Plutão é particularmente incomum. Enquanto Caronte orbita Plutão, Plutão também “gira” em torno de um ponto central partilhado pelos dois. Na prática, comportam-se quase como um “duplo planeta anão”. Isso contrasta com o sistema Terra–Lua: a Lua orbita a Terra e, de forma geral, nós não mudamos significativamente a nossa posição.

Essa é uma das razões pelas quais Plutão deixou de ser classificado como planeta e passou a ser chamado de planeta anão. A sua órbita em conjunto com Caronte indica que Plutão não “limpou” a própria vizinhança orbital - isto é, não se tornou o “chefe” gravitacional do caminho que percorre. Esse foi o critério da lista planetária em que Plutão não se enquadrou.

A composição de Caronte

Em 2015, após nove anos de viagem desde a Terra, a NASA levou a sonda Novos Horizontes a fazer as primeiras observações de perto de Plutão e das suas luas. A missão revelou que Caronte é feito de uma mistura diversa de substâncias.

Trata-se de uma lua extremamente fria, rica em gelo de água. No entanto, também há amónia e uma ampla variedade de compostos à base de carbono. Além disso, acredita-se que Caronte tenha criovulcões - regiões que entram em erupção expelindo gelo, e não magma, como nos vulcões terrestres.

A composição de Caronte não é igual à de Plutão nem à de outros objetos para além de Neptuno, que são dominados por gelo de nitrogénio e metano.

A recente detecção de dióxido de carbono e peróxido de hidrogénio em Caronte pode ajudar a esclarecer como diferentes processos interagem nesses corpos transnetunianos.

O dióxido de carbono é sempre uma molécula central para se compreender, porque revela muito sobre a história de um objeto.

No caso de Caronte, a hipótese é que o dióxido de carbono venha de camadas abaixo da crosta gelada e tenha sido exposto quando asteroides e outros corpos atingiram a lua, formando crateras que trazem à tona material subterrâneo “fresco”.

Telescópio Espacial James Webb faz de novo

A presença de dióxido de carbono em Caronte pôde ser identificada graças às observações do revolucionário Telescópio Espacial James Webb. Lançado em 2021, ele tem um grande espelho de 6,5 metros de largura, o que lhe dá elevada potência e sensibilidade.

O Webb “enxerga” no infravermelho - faixas de luz que os nossos olhos e a maioria dos telescópios em Terra não conseguem captar. Esse tipo de radiação é crucial para detectar moléculas em diferentes corpos celestes, de planetas a estrelas, galáxias e além.

Para localizar esses compostos, o telescópio recorre a uma técnica chamada espectroscopia. Nela, a luz é separada nas suas cores constituintes, como quando a luz branca se divide num arco-íris. Cada elemento ou molécula deixa um padrão próprio de cores, funcionando como uma assinatura única.

Com essas novas observações, surgiram as assinaturas de dióxido de carbono e peróxido de hidrogénio, juntamente com o gelo de água já conhecido.

Pistas vitais para um mistério antigo

A origem de Caronte continua a ser um enigma científico. Uma das principais teorias propõe que ele tenha surgido de forma semelhante à Lua da Terra. De acordo com essa ideia, há cerca de 4,5 bilhões de anos, um grande corpo do Cinturão de Kuiper - a região onde Plutão e Caronte se encontram - colidiu com Plutão; parte do material teria sido ejetada e, mais tarde, formado Caronte.

Outra possibilidade é que Plutão e Caronte fossem dois objetos que se chocaram e acabaram presos num movimento orbital mútuo.

Ao detalhar do que Caronte é feito, avançamos também na compreensão do modo como ele se formou. Nesse contexto, a descoberta de dióxido de carbono e peróxido de hidrogénio representa um passo importante. Mais do que isso, os resultados podem indicar pistas não apenas sobre Caronte, mas também sobre outros objetos que orbitam nas vizinhanças de Plutão.

Mais descobertas sobre Caronte devem ajudar a esclarecer essa região distante do nosso Sistema Solar - e os mundos estranhos que existem por lá.

Brad E Tucker, Astrofísico/Cosmólogo, Universidade Nacional Australiana

Este artigo foi republicado de A Conversa sob uma licença Comuns Criativos. Leia o artigo original.