O Modelo de Nice: Rumo a uma Explicação do Intenso Bombardeio Tardio

Uma Reorganização Dinâmica do Sistema Solar

No início do século XXI, um grupo de astrofísicos do Observatório da Costa Azul em Nice propôs um cenário revolucionário para explicar a distribuição atual dos planetas, a estrutura do cinturão de asteroides e a origem do intenso bombardeio tardio (LHB): o modelo de Nice.

Este modelo postula que, após a dissipação do disco de gás protossolar, os planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano, Netuno) migraram devido a interações gravitacionais com uma vasta população de pequenos corpos gelados, inicialmente confinados além da órbita de Netuno.

A Configuração Inicial dos Planetas Gigantes

Uma arquitetura mais compacta do sistema solar

Na versão inicial do modelo de Nice, os planetas gigantes não ocupavam as posições que têm hoje. Eles estavam mais próximos uns dos outros, formando uma estrutura compacta e quase circular. Júpiter, Saturno, Urano e Netuno evoluíram em órbitas ligeiramente excêntricas, com raios orbitais respectivos de cerca de 5,5 UA, 8 UA, 11 UA e 14 UA do Sol. Este sistema era inicialmente estável, sem interações cruzadas maiores.

Um disco de planetesimais além de Netuno

Naquela época, um disco massivo de pequenos corpos (planetesimais gelados) estendia-se além da órbita de Netuno, entre 15 e 35 unidades astronômicas. Este disco continha até 30 massas terrestres de material, representando uma fonte dinâmica maior para interagir gravitacionalmente com os planetas exteriores.

Um sistema em equilíbrio precário

Embora aparentemente estável, esta configuração continha os germes de uma instabilidade. As interações gravitacionais lentas, mas contínuas, entre os planetas e os planetesimais modificavam gradualmente os parâmetros orbitais dos planetas. Quando Júpiter e Saturno se aproximaram de uma ressonância orbital (2:1), uma reorganização brusca começou, iniciando a migração planetária e os eventos que se seguiriam. Este lento acoplamento orbital levaria a uma mudança dinâmica brusca: a instabilidade planetária desencadeada por uma ressonância mútua.

Esta fase inicial, que precede o distúrbio orbital, é crucial para entender os eventos subsequentes: migração planetária, difusão de pequenos corpos e o intenso bombardeio tardio.

Evolução das órbitas dos planetas gigantes no modelo de Nice

Instabilidade Dinâmica e Ressonâncias

Quando Júpiter e Saturno atingem uma ressonância orbital 2:1 (a razão de seus períodos se torna 2 para 1), uma instabilidade gravitacional maior é desencadeada. Esta configuração perturba fortemente as órbitas de Urano e Netuno, que são então projetados para o exterior. Eles atravessam o cinturão de planetesimais, causando a dispersão de bilhões de objetos gelados por todo o Sistema Solar interno e externo.

O Intenso Bombardeio Tardio (LHB)

Este deslocamento brusco teria levado a um período de colisões massivas nos planetas terrestres, particularmente a Lua, Marte e a Terra, cerca de 700 milhões de anos após a formação do Sistema Solar. Esta fase, identificada através da datação radiométrica das rochas lunares trazidas pelas missões Apollo, é conhecida como o intenso bombardeio tardio, datado de cerca de 3,9 bilhões de anos.

Está notavelmente correlacionada com a criação de muitas bacias de impacto lunar como Imbrium ou Orientale. Este fenômeno também poderia ter contribuído para a entrega tardia de água e matéria orgânica à Terra.

Extensões e Validações do Modelo

Desde sua formulação inicial em 2005, o modelo de Nice tem sido refinado (Nice II, Nice III) para integrar efeitos como o atrito gravitacional do disco de gás residual, as interações entre planetesimais massivos, ou a hipótese de um quinto planeta gigante ejetado.

As simulações numéricas, correlacionadas com as observações de objetos transnetunianos (TNOs), confirmam a eficácia do modelo para explicar as órbitas excêntricas e inclinadas de muitos pequenos planetas, como Sedna ou Eris.

Tabela comparativa das consequências dinâmicas

Referências: Morbidelli et al., Nature, 2005, Levison et al., Icarus, 2008, Tera et al., Science, 1974, Nesvorný, ApJ, 2011.