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)
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
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.
Agência FAPESP
https://agencia.fapesp.br/novo-modelo-fisico-explica-rotacao-retrograda-de-venus-como-resultado-natural-da-evolucao-planetaria/58105
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