Trabalho publicado na revista The Astronomical Journal traz uma nova perspectiva para o giro retrógrado de planetas na Zona Habitável, região da órbita de um planeta que permite a existência de água líquida em sua superfície. Descartando que a persistência da rotação reversa de Vênus tenha sido causada por uma colisão espacial, o estudo propõe uma solução matemática que aponta para a evolução da atmosfera em conjunto com as forças de maré – deformações causadas pela variação da gravidade em um corpo extenso – como explicação para a rotação atípica do nosso planeta vizinho. 

É o caso de Vênus: ao contrário dos demais planetas, que giram ao redor dos seus eixos na mesma direção do movimento orbital, Vênus o faz ao contrário; roda para trás e lentamente.

A explicação estaria na origem dos sistemas planetários, em que uma estrela recém-formada encontra-se rodeada de uma nuvem de gás e poeira em rotação – chamada na astronomia de Disco Protoplanetário. Esta nuvem fornece o material necessário para que a gravidade atue na construção dos planetas. Por causa disso, é esperado que os planetas guardem “memória” da rotação da nuvem a partir da qual eles se formaram, influenciando no sentido de translação e de rotação, comum aos planetas de um sistema solar.

“Todos os planetas de um sistema se formam de uma mesma nuvem e herdam a rotação no mesmo sentido. No nosso sistema solar, a única exceção real é Vênus, apesar da meia exceção que é Urano, que tem o eixo de rotação ‘deitado’ e gira como se estivesse rolando em sua órbita. No caso de Urano o que se supõe é que, realmente, tenha ocorrido uma pequena colisão durante o momento de sua formação”, afirma ao Jornal da USP o professor Sylvio Ferraz Mello, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP e autor do artigo.

O mistério da rotação retrógrada de Vênus existe há mais de 50 anos, pois a hipótese de colisão não é suficiente para explicar o fenômeno observado em sua totalidade. O trabalho do professor apresenta uma solução matemática simples e geral, através da dinâmica entre as forças de interação gravitacional e resultantes atmosféricas. A explicação pode ser aplicada a qualquer planeta semelhante à Terra, próximo de sua estrela central e que tenha uma evolução atmosférica parecida com o caso de Vênus.

O planeta Vênus se assemelha bastante à Terra em termos de tamanho, massa e proximidade em relação ao Sol. No entanto, além de girar ao contrário, Vênus demora cerca de 243 dias terrestres para completar sua rotação e leva 225 dias terrestres para girar ao redor do Sol. Isso significa que o ano venusiano (tempo de translação) é mais curto que a duração de um dia no planeta (tempo de rotação). Além disso, apesar de não ser o planeta mais próximo do Sol, Vênus é o planeta mais quente do sistema solar devido à atividade vulcânica e sua densa atmosfera, composta em mais de 95% de gás carbônico. Essa composição provoca intenso efeito estufa, refletido na temperatura superficial média de 462ºC do planeta.

De acordo com o artigo, as protuberâncias térmicas da atmosfera podem afetar fortemente a rotação de um planeta, de modo que a rotação retrógrada de Vênus teria sido “freada” e revertida em um tempo relativamente curto caso não houvesse atmosfera no planeta. 

“A rotação contrária do planeta não persistiria por um longo tempo se a rotação tivesse sido invertida devido a uma colisão no passado, e a natureza da rotação observada atualmente é uma indicação clara da existência de uma força que continua agindo, impelindo o movimento no sentido contrário”, afirma Mello.

A atração do Sol produz deformações na atmosfera de Vênus, adicionando torque – força que produz rotação em um corpo –  que desacelera a rotação do planeta. Além disso, a radiação solar aumenta a temperatura no entardecer, o que faz as massas de ar fluirem para regiões mais frias. 

Em determinada região da superfície, a protuberância das marés seria sentida depois do meio-dia. Dessa forma, a atração gravitacional do Sol na atmosfera introduz um torque em direção oposta ao da força de maré gravitacional que, associado à transferência de massa da superfície do planeta para a atmosfera, aumenta o momento de inércia do corpo, tornando favorável o desenvolvimento do movimento retrógrado de rotação do planeta.

O principal resultado do trabalho indica que nenhuma colisão com outros corpos é necessária para converter a rotação de um planeta semelhante à Terra – com uma atmosfera significativa, formada ao longo de sua evolução – em uma rotação retrógrada. Basta que o planeta esteja a uma distância da estrela hospedeira suficientemente pequena para que os torques de maré quase sincronizem a rotação do planeta antes que a maior parte de sua atmosfera se forme. 

Forças de maré surgem porque a gravidade não atua de forma uniforme em um corpo extenso. Partes mais próximas de um astro massivo sentem uma atração ligeiramente maior do que partes mais distantes. Essa diferença, embora sutil, é suficiente para deformar o objeto: ele se alonga na direção do astro e se comprime nas direções perpendiculares, como uma bola de borracha sendo puxada.

Na Terra, esse efeito aparece de forma clara nos oceanos. A interação com a Lua gera duas “elevações” do nível do mar – uma voltada para ela e outra no lado oposto. Com a rotação do planeta, essas regiões passam por diferentes pontos da superfície, produzindo o sobe e desce das marés ao longo do dia.

Mas esse fenômeno não se limita à água. A atmosfera também responde às forças de maré. Em Vênus, por exemplo, cuja atmosfera é extremamente densa, essas deformações – combinadas ao aquecimento solar – criam pequenos desalinhamentos que geram torque. Ao longo do tempo, esse processo influencia diretamente a rotação do planeta. Mais do que explicar as marés, esse “esticamento gravitacional” é uma peça-chave na evolução de planetas e luas – podendo desacelerar, sincronizar ou até redefinir o giro de um planeta, como no caso de Vênus. 

A pesquisa contou com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (Fapesp) no projeto temático ligado à participação do Brasil na missão Planetary Transits and Oscillation of Stars (Plato) da Agência Espacial Europeia (ESA), que pretende descobrir e caracterizar exoplanetas – planetas que orbitam estrelas de fora do sistema solar – semelhantes à Terra, focando em zonas habitáveis de estrelas do tipo solar. Em 1983, a União Astronômica Internacional deu o nome do autor da pesquisa, Ferraz Mello, ao asteroide 1983 XF (5201), como prêmio por suas contribuições na área de Astronomia Dinâmica.