Astronomia
Novo modelo físico explica rotação retrógrada de Vênus como resultado natural da evolução planetária
Estudo mostra que uma interação de fatores gravitacionais e atmosféricos é capaz de inverter o sentido de rotação do planeta, sem necessidade de colisões com corpos externos. Fenômeno pode ser comum em exoplanetas na zona habitável
Astronomia
Novo modelo físico explica rotação retrógrada de Vênus como resultado natural da evolução planetária
Estudo mostra que uma interação de fatores gravitacionais e atmosféricos é capaz de inverter o sentido de rotação do planeta, sem necessidade de colisões com corpos externos. Fenômeno pode ser comum em exoplanetas na zona habitável
Visão hemisférica de Vênus, produzida a partir de observações de radar, incluindo imagens da espaçonave Magellan, da Nasa, que imageou mais de 98% da superfície do planeta (imagem: Nasa/JPL-Caltech/USGS)
José Tadeu Arantes | Agência FAPESP – Cientistas brasileiros podem ter desvendado, enfim, a razão pela qual Vênus gira no sentido contrário ao da Terra – fenômeno chamado de rotação retrógrada. O motivo pode ser uma combinação de fatores gravitacionais e atmosféricos inerentes ao próprio planeta, sem a necessidade de colisões entre corpos celestes ou outros eventos catastróficos externos, segundo um estudo realizado por pesquisadores do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP).
A maioria dos planetas do sistema solar – incluindo a Terra – gira em torno do próprio eixo de oeste para leste, à exceção de Vênus e Urano, que giram de leste para oeste; mas a origem dessa rotação retrógrada nunca foi satisfatoriamente explicada. No caso de Vênus, que é um planeta rochoso, o estudo do IAG-USP mostra que a inversão do sentido de rotação pode emergir naturalmente da interação entre marés gravitacionais e efeitos térmicos na atmosfera.
“Foi uma descoberta fortuita. Eu não estava trabalhando nesse assunto. Meu foco é o efeito de maré em exoplanetas. Mas, ao estudar o problema, motivado por questões em minha área de interesse, percebi que havia um ponto essencial que tinha passado despercebido em relação à dinâmica de Vênus”, afirma Sylvio Ferraz Mello, professor do IAG-USP e autor principal do trabalho, publicado no periódico The Astronomical Journal e apoiado pela FAPESP.
A rotação de Vênus foi determinada no início dos anos 1960, quando observações de radar conseguiram atravessar sua espessa cobertura de nuvens. Medições mais recentes indicam um período de aproximadamente 243 dias, em sentido retrógrado. Desde então, sabe-se que esse estado resulta do equilíbrio entre dois mecanismos físicos antagônicos. De um lado, atuam as marés gravitacionais, geradas principalmente pela atração do Sol, que tendem a desacelerar a rotação do planeta e levá-lo a um estado de sincronização com o movimento orbital. De outro, a atmosfera extremamente densa de Vênus – cerca de 90 vezes mais massiva que a da Terra – sofre aquecimento desigual pela radiação solar, produzindo deformações térmicas que geram um torque atmosférico capaz de acelerar a rotação em sentido oposto ao das marés. “A atração do Sol sobre a parte sólida do planeta e sobre a atmosfera atua em sentidos opostos. Uma tende a frear a rotação, a outra a acelerá-la no sentido contrário – e a atmosfera acaba vencendo”, conta o Ferraz Mello.
Essa competição entre os dois mecanismos explica por que Vênus gira para trás hoje. Mas não responde a uma questão fundamental: como o planeta chegou a esse estado?
O estudo mostra que a atmosfera não apenas mantém a rotação retrógrada, mas é essencial para sua própria existência. Simulações indicam que, se Vênus fosse privado de sua atmosfera, a ação isolada das marés gravitacionais faria o planeta retornar a uma rotação direta em menos de 1 milhão de anos. Nesse cenário, ela tenderia a se sincronizar com o período orbital (o tempo que um corpo celeste leva para completar uma volta inteira ao redor de outro objeto no espaço), como ocorre com a Lua em relação à Terra. “Se a inversão tivesse sido causada por um evento súbito, como uma colisão, o planeta voltaria depois a girar no sentido correto. Portanto, não pode ser um efeito instantâneo, tem de ser um processo contínuo”, argumenta Ferraz Mello. Isso significa que a rotação retrógrada não é um estado robusto por si só: ela depende continuamente da presença e das propriedades da atmosfera.
Para entender a origem desse comportamento, o estudo analisa as equações que descrevem a evolução da rotação sob a ação conjunta dos dois torques. O resultado revela uma estrutura típica de sistemas dinâmicos: uma bifurcação em forquilha (pitchfork bifurcation). Sem atmosfera significativa, o sistema possui um único estado estável – a rotação síncrona (quando o tempo que um corpo celeste leva para dar uma volta em torno de si mesmo é exatamente igual ao tempo que leva para completar uma órbita ao redor de outro corpo). Com o aumento da influência atmosférica, ele perde estabilidade e se desdobra em dois novos estados estáveis, ambos assíncronos: um com rotação mais lenta que a órbita (subsíncrona) e outro com rotação mais rápida (supersíncrona). Um desses estados pode evoluir para rotação retrógrada. “Existe um ponto em que o sistema bifurca: ou o planeta passa a girar mais rápido ou mais devagar. As duas possibilidades se apresentam. No caso de Vênus, ele seguiu o caminho mais lento até inverter o sentido”, resume o pesquisador.
O modelo permite reconstruir um possível cenário evolutivo para Vênus. Inicialmente, o planeta, ainda com atmosfera pouco desenvolvida, estaria sujeito principalmente às marés gravitacionais, evoluindo em direção à sincronização. “No início, Vênus deve ter girado como a Terra, com o Sol nascendo a leste e se pondo a oeste. As marés foram freando essa rotação até atingir o estado síncrono”, explica Ferraz Mello. Com o tempo, o degaseamento do interior do planeta – o processo pelo qual gases são liberados para a superfície – levou à formação de uma atmosfera densa. Isso aumentou progressivamente o torque atmosférico, até que o sistema atingiu o ponto de bifurcação. A partir desse ponto, a rotação poderia evoluir para um dos dois estados possíveis, com probabilidades comparáveis. Em função das condições no momento da transição, o planeta seguiu para um regime que se tornou retrógrado. “É um processo simples do ponto de vista físico. A teoria não exige condições excepcionais – é uma consequência natural da evolução planetária”, comenta o pesquisador.
O estudo também mostra que o estado atual de Vênus pode estar próximo de um limite de estabilidade. Pequenas variações em parâmetros como temperatura superficial ou propriedades atmosféricas tenderiam a alterar o equilíbrio entre os torques. E, em certas condições, o sistema perderia estados estacionários estáveis, com uma evolução contínua da rotação. As observações disponíveis ainda não são suficientemente precisas para descartar mudanças lentas no período de rotação, que, eventualmente, estariam ocorrendo.
Do cenário catastrófico ao previsível
Um dos resultados mais relevantes do trabalho é sua possível generalização para outros sistemas planetários. O modelo indica que a inversão do sentido de rotação não é um fenômeno raro ou excepcional. Planetas rochosos situados na zona habitável de estrelas semelhantes ao Sol – região onde a temperatura permite a existência de água líquida – podem desenvolver atmosferas suficientemente densas para produzir torques comparáveis aos de Vênus. Nesses casos, a mesma dinâmica pode levar à rotação retrógrada. “Não é um fenômeno raro. Esse tipo de evolução pode ter ocorrido muitas vezes nos exoplanetas que conhecemos”, pondera Ferraz Mello. Exoplanetas são planetas que orbitam outras estrelas, fora do sistema solar.
Ao substituir cenários catastróficos por um mecanismo contínuo e previsível, o estudo oferece uma nova perspectiva sobre a evolução da rotação planetária. Mais do que explicar um caso particular, ele aponta para um comportamento possivelmente comum no Universo e amplia o quadro teórico necessário para interpretar a diversidade de planetas já observados.
O estudo recebeu apoio da FAPESP por meio do projeto “O Brasil no espaço: Astrofísica e Engenharia”, coordenado por Eduardo Janot Pacheco, que tem Ferraz Mello como um dos pesquisadores principais.
O artigo Exoplanet synchronization in the habitable zone: learning from Venus’ retrograde rotation pode ser lido em: iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ae43e4.
Fonte ==> Folha SP
