Com Ciência - SBPC/Labjor

Fig.2 - Resolução 5A.

As conseqüências de um rebaixamento

Em meio ao júri dividido, podia-se notar que havia muitos preocupados em manter o título de planeta para Plutão por razões políticas. Alguns temiam que o rebaixamento fosse desmoralizar a astronomia. Já outros, principalmente de origem norte-americana, prezavam o fato de Plutão ter sido, até o momento, o único planeta descoberto por um cidadão norte-americano (Clayde Willian Tombaugh, 1930). Independente das razões políticas percebia-se uma grande resistência para se romper esse paradigma, mesmo porque as razões científicas não se mostravam totalmente claras.

Historicamente, a humanidade cometeu inúmeros erros de interpretação da natureza, e teve que se submeter à quebra de certos paradigmas. Podemos citar, por exemplo, o geocentrismo, teoria que considerava a Terra como o centro do Universo, o que hoje não faz o menor sentido, mas que até meados do século XVII era visto como fato incontestável, ensinado com a mesma convicção que temos hoje ao recitarmos o nome dos "nove planetas" do Sistema Solar. Assim, se um dia a Terra foi "rebaixada" ao posto de um mero planeta, porque não poderia ser tomada uma decisão semelhante para Plutão?

Os erros conceituais, na verdade, fazem parte de um processo interativo na construção do conhecimento científico mas muitas vezes estão tão enraizados em nossa cultura, que são difíceis de serem reavaliados. Por isso, ao invés de considerarmos esse rebaixamento como uma desmoralização da ciência, mas sim um amadurecimento do conhecimento sobre o nosso Universo, podemos tomar esse marco como um exemplo para as próximas gerações. E, nem por isso, estaremos desvalorizando os esforços realizados pelos cientistas que trabalharam nas descobertas e construção das idéias primordiais, por mais que estas não se apresentassem totalmente corretas.

As motivações para o rebaixamento

Surpreendentemente, os motivos que levaram à reclassificação de Plutão não se relacionam com descobertas propriamente relacionadas com ele, mas sim com trabalhos de observações e modelos do Sistema Solar e de sistemas planetários em geral. Portanto, o conhecimento que tínhamos desse corpo antes (como planeta) e depois (como planeta-anão) continua sendo basicamente o mesmo.

Recentemente, em 1995, foi anunciada a primeira descoberta de um corpo de massa planetária orbitando uma estrela ordinária que não fosse o nosso Sol, também chamados “planetas extra-solares” ou “exoplanetas”. Hoje, já são conhecidos cerca de duas centenas desses exoplanetas. Os que conhecemos até a atualidade são muito grandes, do tipo gigantes gasosos, e também muito próximos das suas estrelas-mãe, abrangendo um intervalo de massas que vai desde a massa de Netuno até algumas vezes a massa do planeta Júpiter. O fato de não encontrarmos planetas menores é conseqüência das limitações tecnológicas, que fazem os nossos instrumentos serem capazes de detectar planetas grandes e próximos.

Portanto, juntamente com essas detecções, descobriram-se não apenas os planetas, mas o fato de que os sistemas planetários são abundantes em grande parte das estrelas. Assim, será uma questão de tempo até que a tecnologia seja desenvolvida e que possamos encontrar muitos outros planetas, até mesmo parecidos com a Terra. Mas o que estamos chamando de planeta? Alguns exoplanetas possuem até 10 vezes a massa de Júpiter, são formados de puro gás e atingem temperaturas de até 1500 graus. Talvez estes não sejam mais semelhantes a uma estrela do que a um planeta como a Terra? Daí começa-se a sentir a necessidade de uma definição física para o termo planeta.

Por outro lado, no limite de massas pequenas houve algumas descobertas que foram decisivas para o julgamento de Plutão: foram as descobertas dos objetos trans-netunianos. Esses são corpos pequenos, tipicamente asteróides e cometas, que se encontram em distâncias que estão além da órbita do planeta Netuno, e que juntos formam um imenso cinturão conhecido como Cinturão de Kuiper. Plutão se encontra dentro desse cinturão, porém, com uma massa bem acima da média de qualquer asteróide ou cometa. Lembramos que, pelo fato de Plutão possuir um satélite, Caronte, que representa metade do seu tamanho, até a década de 70, ele era considerado como um corpo de massa muito maior do que se sabe hoje. Então, na década de 90, chegaram as descobertas de diversos objetos trans-netunianos que possuem dimensões expressivamente maiores que os mencionados asteróides e cometas, ameaçando, portanto, a supremacia de Plutão naquela região. Os principais objetos descobertos foram: Eris, 2005FY9, 2003EL61, Sedna, Orcus, Quaoar e Varuna, os quais estão representados ilustrativamente na Figura 2. Notamos que Eris também possui um satélite natural e se apresenta como um corpo maior que Plutão. Eris tem um raio estimado entre 2400 e 3000 km, fazendo dele o nono maior objeto do Sistema Solar, e sua massa é 27% maior que a de Plutão, porém ele está a uma distância aproximadamente três vezes maior que Plutão está do nosso Sol, e 97 vezes a distância da Terra ao Sol.

Fig.3 – Figura ilustrativa para comparar os tamanhos entre os maiores
objetos trans-netunianos e a Terra

Assim, se fosse pelo tamanho, estaríamos presenciando a descoberta de um décimo planeta no Sistema Solar. Porém, repetir algo que já se encontrava mal interpretado causou um mal estar no meio astronômico. A comunidade astronômica se encontrava em uma situação delicada, na qual seria preciso tomar o cuidado para não atribuir valores iguais a objetos tão distintos, como são os trans-netunianos em relação aos oito planetas. Foi nesse impasse que surgiu a necessidade de se rever os conceito do termo “planeta”.

Entendendo a definição física de “planeta”

Plutão está em órbita do Sol, possui uma forma esférica possui, inclusive, três satélites naturais e uma fina atmosfera, coisas que o planeta Mercúrio, por exemplo, não possui. Assim, ele deveria ser excluído da classe de planetas, mesmo compartilhando características tão semelhantes aos outros oito planetas do nosso sistema?

A dificuldade em se classificar um corpo planetário vem da gama de tamanhos e características físicas que encontramos dentre esses corpos na natureza. Podemos citar, por exemplo, uma analogia mencionada no evento da IAU: como fazemos a distinção entre uma ilha e um continente, sendo que ambos são porções de terra cercadas por água? A resposta dessa questão teria que ser elaborada por fundamentos geológicos, mas em princípio não saberíamos dizer a diferença, uma vez que não sabemos qual é o tamanho máximo de uma porção de terra para que esta seja considerada uma ilha ou um continente.

Apesar de possuir algumas características planetárias, Plutão não passa de um protótipo de planeta que, quando analisado fisicamente, não possui qualquer relevância para o sistema como um todo. Isso significa que, se retirássemos Plutão do Sistema Solar, nada mudaria, no entanto, se qualquer um dos outros oito planetas forem excluídos do sistema, seja na época de formação ou nos dias atuais, toda a formação que encontramos hoje seria descaracterizada em um curto intervalo de tempo. Mas então como medir esse “nível de importância” para o sistema?

Um modelo foi proposto pelo astrônomo Steven Soter em 2006 e então, a partir daí, construíram a resolução 5A, na qual o termo que exclui Plutão da classe planetária é aquele que diz: “Planeta é um corpo que tenha limpado a órbita ao seu redor”. Mas qual é o significado físico dessa definição?

Originalmente, utilizando as técnicas desenvolvidas por Opik (1951), os astrônomos Stern e Levison (2002) introduziram o conceito de “limpeza da órbita” como sendo uma quantificação da extensão na qual um corpo expulsa corpos menores para fora de sua órbita em uma escala de tempo característica, digamos, por exemplo, no tempo de existência do Sistema Solar (~5 bilhões de anos). Essa quantidade é definida pela razão entre o tempo de existência do corpo em órbita, Te, e o de tempo de limpeza da órbita, definido também por T_LP/M2, onde P é o período orbital e M é a massa do corpo.

Assim, para cada corpo pode-se calcular essa razão, que chamamos de parâmetro Λ= T_e/T_L. O significado de Λ é que, se o tempo de limpeza da órbita for menor que o tempo de existência do corpo, então isso implicaria um valor de Λ > 1, e, portanto o corpo já teria limpado a órbita ao seu redor, podendo ser considerado um planeta. A Figura 3 mostra um diagrama com os planetas e planetas-anões do Sistema Solar, e também a reta onde Λ= 1, ou seja, que divide as supostas regiões entre os planetas e planetas-anões.

Fig.4 – Diagrama mostrando a separação entre os planetas e planetas-anões do Sistema Solar

Percebemos claramente que existe uma separação entre os corpos que supostamente “limparam” e que “não limparam” a órbita ao seu redor. Esta quantidade se relaciona com o “nível de importância” do corpo para o sistema planetário pelo fato de que, se um corpo ainda não limpou a órbita ao seu redor, significa que ele ainda é dinamicamente instável, ou seja, em pouco tempo ele poderá sair de sua órbita e acabar inclusive colidindo com outros corpos. Contudo, existe um mecanismo, comum em sistemas planetários, no qual o corpo pode ficar preso em uma órbita de ressonância, como é o caso de Plutão, que se encontra em uma ressonância 3:1 com o planeta Netuno, ou seja, a cada três anos netunianos ocorre exatamente um ano plutônico, e com isso sua órbita é estabilizada.

Como essas idéias foram propostas em meio às pressões das novas descobertas, espera-se que ainda ocorram muitas mudanças e aprimoramentos. A definição aprovada na assembléia da IAU ainda está restrita aos corpos do Sistema Solar, deixando de fora qualquer outro corpo encontrado em torno de outras estrelas. Assim, esperamos que para a próxima reunião da IAU, em 2009, que acontecerá no Rio de Janeiro, prossigam as discussões tais como essa que, apesar de conflitantes, ao final resultam apenas em benefícios para a ciência.

Eder Martioli é astrônomo, pesquisador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais.