Sobre nomes, planetas e asteroides

Lendo o jornal, soube que novas observações do asteroide "Hígia" mostravam que ele na verdade seria um planeta-anão. Isto me deixou confuso por alguns momentos, já que estudo asteroides há quase vinte anos e não conhecia nenhum asteroide chamado Hígia e que fosse grande o bastante a ponto de poder ser reclassificado como planeta-anão. Mas logo a ficha caiu: “Hígia” devia ser na verdade o asteroide (10) Hygiea, que foi descoberto em 1849 por um astrônomo da Sicília. O “(10)” indica que ele foi o décimo objeto do tipo a ser descoberto (mas esta numeração só passou a ser adotada na verdade a partir 1852), e 'Hygiea' é deusa greco-romana da saúde, limpeza e higiene. De fato, a grafia desta última palavra deriva do nome. Em português, 'Hygiea' tende a ser escrito 'Higia', e daí minha confusão: haviam decidido traduzir o nome do asteroide... Este objeto recebeu este nome porque na época seguia-se o costume (inciado 48 anos antes) de dar nomes de deusas greco-romanas a planetas deste tipo. Sim: Hygiea já foi considerado um planeta.

Dar nomes a coisas e conceitos e definir categorias são formas usuais de simplificar a comunicação, mas isto só funciona quando todos seguem as mesmas regras. Por exemplo, existe uma quantidade muito grande de artigos e observações sobre este objeto, mas alguém procurando por 'Hígia' não vai achar quase nada. Nomes são na verdade mais perenes que conceitos – Hygiea tem essa designação desde um pouco depois da descoberta, e vem sendo chamado assim, portanto, há uns 170 anos. O conceito de “planeta”, por outro lado, sofreu algumas mudanças ao longo do tempo.

Planetas

Alguém que sentar ao ar livre após o pôr-do-sol em algum lugar sem luzes e sem nuvens vai ver um grande número de pontos luminosos – as estrelas – que nascem de trás do horizonte no Leste e se põem no Oeste ao longo da noite, mas que sempre mantém as mesmas posições relativas umas às outras. Há, no entanto, 5 pontos luminosos (que podem ser vistos a olho nu) cuja posição no céu varia ao longo do tempo em relação às outras estrelas. Todos os povos antigos conheciam alguns ou todos estes, e os gregos antigos os chamavam com um termo que originou a palavra “planeta”. O conceito original de “planeta”, portanto, é simplesmente “objetos brilhantes que se movem em relação às estrelas pelo céu”. Os gregos usavam para esses planetas os nomes de alguns de seus deuses (que chegaram a nós na versão romana): Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno. Mas, além destes cinco, há outros dois outros objetos no céu que se enquadram na definição: o Sol e a Lua. O modelo cosmológico mais bem acabado dos gregos considerava então sete planetas girando em torno de uma Terra esférica e tendo ao fundo estrelas fixas em uma esfera celeste. Mesmo que Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno, a olho nu, fossem indistinguíveis de estrelas, os gregos eventualmente concluíram, por analogia, que eles também deviam ser globos luminosos, como o Sol e a Lua. Isto só foi de fato confirmado no século XVII, quando Galileu apontou seus telescópios para os planetas. Até esta época, o conceito de planeta era definido pelo que se observava (ou se presumia, antes de Galileu): “globos luminosos que se movem pelo céu em relação às estrelas”.

Esta definição acaba sendo modificada pelo advento da Mecânica Celeste, a partir dos trabalhos de Galileu, Kepler e Newton entre meados do século XVII e o início do século XVIII, que conseguia explicar os movimentos dos planetas de forma mais simples e melhor que os modelos anteriores. O conceito de planeta passou a ser, então, “globos que se movem em torno do Sol sob influência da gravidade”. Com isto, a Terra passa a ser também um planeta, e a Lua passa a ser considerada um satélite da Terra. O Sol eventualmente passa a ser considerado uma estrela, e as estrelas seriam objetos semelhantes ao Sol, mas muito mais distantes. E o fato de as estrelas estarem muito distantes e os planetas relativamente próximos explica porque, vistos da Terra, os demais planetas parecem se mover em relação às estrelas. Em meados do século XVIII os planetas são então seis: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno. A noção de 'gravidade', do trabalho de Newton, também explica por que os planetas são globos. E, sendo a Terra um planeta, os demais planetas também passam a ser mais comumente associados ao conceito de “mundos”, lugares para se viver ou visitar. E os cientistas da época começam a pensar como estes mundos podem ter se formado.

Asteroides

Com o uso de mais e mais telescópios, mais planetas são descobertos. Em 1781, é descoberto Urano, e em 1846, Netuno. Ambos se encaixam sem problemas no conceito de planeta: movem-se em relação às estrelas (com movimentos que podem ser associados a órbitas em torno do Sol), e eram, desde a descoberta, visíveis como globos nas imagens observadas nos telescópios. Porém, entre as descobertas de Urano e Netuno, são descobertos um número de objetos cuja classificação é menos clara. Começa em 1801, quando outro astrônomo siciliano (Piazzi) comunica a descoberta de um objeto que se move em relação às estrelas. Usando observações de outros astrônomos é possível eventualmente determinar que este objeto orbita o Sol a uma distância entre as órbitas de Marte e Júpiter. Um planeta, portanto, que recebe o nome de Ceres, a deusa romana da agricultura (e padroeira da Sicília), iniciando a tradição que eu mencionei antes. Mas mesmo visto com os melhores telescópios da época, Ceres continuava semelhante a uma estrela, um mero ponto luminoso e não um globo iluminado. Ceres, então, deveria ser um planeta muito pequeno. Mas ainda um planeta, um pequeno mundo. Mas já no ano seguinte outro planeta é descoberto, Pallas, também entre Marte e Júpiter, e também tão pequeno que sua imagem era indistinguível de uma estrela. E mais e mais destes pequenos planetas continuaram a ser descobertos (Hygiea entre eles), sempre entre Marte e Júpiter. Já a descoberta de Pallas havia criado uma certa perplexidade de como dois planetas poderiam ter se formado assim tão próximos um do outro, a ponto de Sir William Herschel, descobridor de Urano e considerado um dos maiores astrônomos da época, sugerir que estes (então dois) objetos seriam na verdade fragmentos de um planeta que foi destruído, e sugerir que fossem chamados de “asteróides”, termo derivado do latim que sugere objetos que parecem estrelas. Esta ideia ganhou força à medida que mais objetos foram sendo descobertos, competindo com uma outra, segundo a qual seriam corpos que não chegaram a formar um planeta (que é a atualmente aceita). De um modo ou de outro, estes objetos não seriam então 'mundos', mas pedaços de mundos. Mesmo assim, o termo “planeta” continuou sendo usado para estes objetos por algum tempo (ainda que acompanhado de adjetivos como “pequeno” ou “menor”), até que eventualmente o uso “asteróide” tornou-se mais frequente, a partir do século XX. E assim Ceres, Pallas, Hygiea e todos os demais passaram a ser asteroides.

Uma coisa interessante é que ao longo deste processo o conceito de planeta não mudou realmente, mas implicitamente se fortaleceu a noção de que não basta que um corpo orbite o Sol para ser planeta, é preciso também que seja grande. Um mundo. Mas, como os asteroides eram muito menores que o menor dos planetas (ou mesmo que a Lua), ninguém chegou a discutir o quão grande um corpo tem que ser para ser considerado um planeta. Todo esse processo aconteceu de forma espontânea, através de troca de cartas entre os pesquisadores e publicação de artigo em jornais e periódicos científicos, e levou mais de cem anos até que se estabelecesse um consenso.

IAU, Plutão, planetas-anões

O número de asteroides conhecidos continuou crescendo no século XX, que, de resto, trouxe algumas contribuições importantes a esta história. A primeira é a fundação da União Astronômica Internacional (IAU, na sigla em inglês) em 28 de julho de 1919, em Bruxelas, na Bélgica. O objetivo desta organização era facilitar a comunicação entre os astrônomos do mundo, promover encontros, ajudar na condução de projetos de cooperação. Entre as responsabilidades assumidas pela IAU estava também a de promover a unificação dos termos e definições usados nas diversas áreas da astronomia, e também de aprovar nomes de objetos do Sistema Solar e das estruturas nestes corpos (crateras, montanhas, etc).

Outra foi a descoberta de Plutão, em 1930, pelo americano Tombaugh. A descoberta aconteceu dentro de uma busca por um corpo que estaria perturbando a órbita de Urano. A descoberta de Netuno também foi consequência da busca pelo corpo que estaria perturbando a órbita de Urano, mas a massa de Netuno que foi posteriormente determinada sugeria a existência de um outro corpo além de Netuno. E, de fato, a distância média da órbita de Plutão fica além de Netuno, mas sua órbita é tão alongada que chega a cruzar a órbita de Netuno, e o plano da órbita é bem afastado do plano da órbita de Júpiter. Em contraste, as órbitas dos demais planetas são quase circulares e estão todas muito próximas do plano da órbita de Júpiter. Dada a distância e os telescópios da época, a imagem de Plutão era indistinguível de uma estrela. Mas mesmo com Plutão tendo uma órbita tão diferente e a aparência “asteroidal”, não houve muita dúvida na época em considerar Plutão como um planeta, pois pelo que se acreditava, ele devia ter massa suficiente para perturbar a órbita de Urano. Mas, à medida que mais observações se acumulavam, as dúvidas sobre o real tamanho de Plutão foram crescendo. Um cálculo mais preciso da massa de Plutão passou a ser possível a partir da descoberta de seu satélite Caronte, em 1978. O resultado mostrava que Plutão era consideravelmente menor que a Lua e do tamanho aproximado da maior lua de Netuno. Isto o tornava incapaz de perturbar a órbita de Urano (mais tarde descobriu-se que essa perturbação se devia a um erro na determinação da massa de Netuno).

O fato de Plutão ser pequeno o tornou desinteressante para a parte da comunidade dos astrônomos dedicada a estudar a formação e evolução do Sistema Solar. Para este tipo de estudo, tamanho é importante, já que é a massa de um corpo que determina seu efeito sobre a posição de todos os outros. Uma frase quase obrigatória dos estudos deste tipo na época é alguma variação de “... nosso modelo considera todos os planetas, exceto Plutão...”. Sobre a origem de Plutão, considerava-se seriamente então a possibilidade de ele ser um satélite desgarrado de Netuno. Mesmo assim, Plutão ainda era bem maior que o maior asteroide, e era o único objeto conhecido além da órbita de Netuno.  Se não fosse um planeta, o que seria?  Não fazia muito sentido, nas circunstâncias, criar uma nova categoria apenas para abrigar um único objeto.

Esta situação começa a mudar quando, em 1992, descobriu-se um outro objeto além da órbita de Netuno. Desde o fim dos anos 1940, diversos pesquisadores haviam sugerido que deveria existir um Cinturão de objetos além da órbita de Netuno – um Cinturão Transnetuniano, semelhante ao Cinturão de Asteroides entre as órbitas de Marte e Júpiter. Mais e mais objetos deste Cinturão Transnetuniano foram sendo descobertos nos anos subsequentes. E alguns deles não eram assim tão menores que Plutão.

A situação era bastante semelhante ao que ocorreu com Ceres e os primeiros asteroides. O Cinturão Transnetuniano – do qual agora Plutão fazia parte – também poderia ser explicado como sendo material que não chegou a formar um planeta. Plutão e todos os outros seriam então pedaços de mundos, e não mundos. Para os astrônomos que se ocupavam da formação e evolução do Sistema Solar (e para outros), crescia a idéia de que Plutão não deveria mais ser considerado um planeta.

Por outro lado, o aumento da tecnologia de observação no fim do século XX havia revelado que Plutão, mesmo pequeno, era um corpo ativo, no sentido de que parecia haver diversos processos que seguiam modificando sua superfície. Plutão chegou mesmo a apresentar uma atmosfera na época em que esteve no interior da órbita de Netuno. Havia ainda indicação de que outros dos maiores corpos do Cinturão Transnetuniano também passavam por processos semelhantes. Na visão dos astrônomos que se ocupavam deste tipo de processos, estes fenômenos – modificações da superfície devido a processos internos, existência de atmosferas ainda que transitórias – eram típicos dos planetas. Em particular, a maioria dos chamados “cientistas planetários” que estudavam as superfícies de planetas e satélites através de dados de missões espaciais, pensava desta forma. E havia também a missão Dawn, que havia sido lançada anos antes e seguia em direção a Plutão, para estudar o único planeta que ainda não havia sido visitado por uma sonda espacial.

A comunidade astronômica estava, portanto, mais uma vez divida sobre o que é um planeta. E uma decisão a respeito passou a ser ainda mais necessária quando, em 2005, descobriu-se um objeto transnetuniano que, consideradas as incertezas, poderia ser até um pouco maior que Plutão. A descoberta deste objeto (batizado um pouco depois como 'Eris', a deusa grega da discórdia) forçava uma definição, pois se Plutão era um planeta, no mínimo Eris também deveria ser. Desta vez, caberia a IAU chegar a uma definição. Na Assembléia Geral da IAU de 2006, realizada em Praga, República Tcheca, foi proposta enfim uma resolução que definia planeta como sendo, essencialmente, um corpo que: a) tenha massa suficiente para que sua auto-gravidade se sobreponha à rigidez do material, de maneira que o corpo assuma uma forma esferoidal compatível com equilíbrio hidrostático e b) esteja em órbita em torno de uma estrela e não seja uma estrela ou um satélite de um planeta. Esta definição não só manteria Plutão como um planeta, mas também elevaria a esta categoria Ceres, Eris e também Caronte (que tecnicamente não é um satélite, mas forma um sistema binário com Plutão). Na discussão que se seguiu, esta proposta foi alterada, incluindo a condição adicional de que o corpo fosse também capaz de remover outros corpos das vizinhanças de sua órbita. Adicionalmente, a resolução aprovada criou uma nova categoria de objetos – os planetas-anões – para abrigar os corpos que satisfaziam a definição originalmente proposta, mas que eram incapazes de perturbar de forma significativa corpos em órbitas próximas. Com a definição aprovada, Plutão deixava de ser planeta e passava, junto com Ceres, Eris e Caronte, a ser considerado um planeta anão.

Entre as opções disponíveis e a forma como se deu o processo, a resolução que foi aprovada foi a melhor possível, pois contempla as necessidades (em termos de conceitos) tanto dos cientistas planetários quanto da parte da comunidade que se ocupa de questões como a evolução e formação do Sistema Solar. Ela, no entanto, tem sido criticada pois a redação que tenta delimitar esses conceitos é vaga em pontos importantes, o que torna sua aplicação na prática, por vezes, problemática ou mesmo ambígua.

No caso da definição de planeta-anão, a motivação física por trás da definição é que um corpo que tem uma massa grande o suficiente a ponto de atingir uma forma de equilíbrio hidrostático deve, em princípio, ter também sofrido processo de diferenciação e evolução térmica. Isto quer dizer que o material em seu interior deve ter se segregado em camada de diversas componentes, que podem ter tido suas composições alteradas por processos térmicos e químicos. Ou seja, são corpos que não apenas se formaram a partir do material do disco proto-planetário, mas que também sofreram algum tipo de evolução interna após formados. Isto não deve ter acontecido nos corpos menores (que em geral devem ter formas irregulares) que se formaram a partir do disco. Este tipo de distinção é certamente útil para entender os processos de formação do Sistema Solar, além de servir para balizar as expectativas sobre os processos que podem ser observados nas superfícies destes corpos.

O problema, no entanto, é que a forma como essa definição tem sido aplicada se baseia majoritariamente em quão esférico é o corpo. Há pelo menos duas situações em que o uso deste critério pode levar a uma classificação que pode não estar de acordo com o objetivo da definição. Um é que um objeto com massa insuficiente para produzir diferenciação e evolução pode atingir uma forma de equilíbrio hidrostático se, no momento de sua formação, o material que o compõe tiver uma rigidez suficientemente baixa. Isto pode acontecer, por exemplo, em corpos reacumulados após colisões que reduzam o alvo à poeira. O outro caso é que corpos que foram formados com massa suficiente para atingir equilíbrio hidrostático e sofrer diferenciação e evolução térmica podem posteriormente sofrer colisões que modifiquem sua forma o suficiente para que não sejam razoavelmente esféricos para se enquadrarem no critério. O exemplo aqui é o asteroide (4) Vesta. Vesta é o terceiro maior objeto no Cinturão de Asteroides, com diâmetro de ~500 km, e tem uma composição que só pode ser explicada como resultado de um processo de diferenciação. Entretanto, Vesta não é esférico o bastante para ser considerado um planeta-anão, pois sofreu duas colisões que geraram crateras grandes o suficiente para alterar sua forma.

 Hygiea

E voltamos a Hygiea. O trabalho citado na reportagem usa observações de um grande telescópio e métodos modernos de análise para obter uma imagem de Hygiea com definição suficiente que permita reconhecer que ele de fato tem uma forma esferoidal, e por esta razão deve a partir de agora ser considerado um planeta-anão. Que este objeto seja considerado um planeta-anão não é surpreendente. (10) Hygiea é o quarto maior objeto no cinturão, menor que (4) Vesta, (2) Pallas e (1) Ceres. É particularmente útil comparar Hygiea com Vesta. Vesta fica na parte interna do Cinturão de Asteroides, e tem uma composição rochosa, sem nenhuma componente importante de compostos voláteis. Hygiea, por outro lado, fica na parte externa, e sua composição sugere que deve ter originalmente se formado em um meio rico em voláteis, como gelo de água. E, de fato, alguns estudos recentes detectaram gelo de água na superfície de Hygiea. Como este composto não é estável na distância de Hygiea, isto é interpretado como evidência de processos internos, o que sugere que Hygiea pode ser de fato diferenciado. Mas sabemos também que Hygiea sofreu ao menos uma colisão semelhante à de Vesta. Isto pode ser afirmado porque se observa uma família colisional em torno de Hygiea: um conjunto de asteroides com composições presumidas semelhantes que se agrupam em órbitas próximas a Hygiea (famílias colisionais são observadas também em torno de Vesta de muitos outros asteroides).

No fim, a diferença entre Hygiea e Vesta, no que diz respeito a ser não um planeta-anão, resume-se ao fato de Hygiea ser composto de material menos rígido que Vesta, a ponto de ter sido capaz de recuperar a forma esférica após a colisão. Não é uma distinção que seja relevante para quem tenta entender a formação do Sistema Solar. Isto sugere que se deveria repensar qual critério deve ser usado para implementar a definição de planeta-anão. Esfericidade é, por um lado, difícil de determinar diretamente para a maior parte dos candidatos e, por outro, sujeito a gerar classificações incoerentes com o objetivo da definição por conta de processos aleatórios, como colisões. Se Hygiea vier a ser considerado um planeta-anão, não há realmente nenhuma boa razão para que (4) Vesta e (2) Pallas também não o sejam.