Em 1889, Giovanni Schiaparelli previu que Mercúrio se encontra em rotação síncrona à volta do Sol. A rotação é síncrona quando o tempo de rotação de um corpo sobre si mesmo é igual ao período orbital à volta de outro corpo. É o caso da Lua em relação à Terra, pois demora 27,3 dias a rodar sobre si mesma e a completar uma volta em torno da Terra - essa é a razão pela qual a Lua nos apresenta sempre a mesma face. As grandes Luas dos outros planetas do Sistema Solar também têm uma rotação síncrona com o seu planeta - por exemplo, Io, Calisto e Europa com Júpiter.

O movimento de Mercúrio em torno do Sol só foi bem determinado em 1965, através de medições realizadas com o radiotelescópio de Arecibo, por G. Pettengill e R. Dyce (Universidade de Cornell, EUA). Surpreendentemente, verificou-se que Mercúrio está em ressonância spin-órbita 3/2, ou seja, Mercúrio efectua exactamente três voltas completas em torno do seu eixo por cada duas voltas completas na sua órbita em torno do Sol. O facto de ser exactamente três para dois revela que Mercúrio chegou a um ponto de equilíbrio. Embora a estabilidade deste movimento invulgar tenha sido explicada pouco tempo depois, ficou por demonstrar a razão pela qual a rotação de Mercúrio evoluiu para esta configuração peculiar. Num artigo publicado na revista Nature, o investigador português Alexandre Correia (Universidade de Aveiro) e o seu colaborador francês Jacques Laskar (Observatório de Paris) provam que, quando se leva em conta o movimento caótico da órbita de Mercúrio, a sua captura na ressonância spin-órbita 3/2 é a rotação final mais provável.

A maioria dos planetas do Sistema Solar, quando se formaram, tinham uma rotação muito rápida, inferior a 24 horas. O efeito gravitacional exercido pelo Sol foi diminuindo a velocidade de rotação, de forma que os planetas foram atravessando várias ressonâncias spin-órbita, podendo ser capturados numa delas.

A probabilidade de captura do planeta numa dada ressonância spin-órbita depende da excentricidade da sua órbita. O valor actual da excentricidade da órbita de Mercúrio é de 20,6%, o que resulta numa probabilidade de captura de apenas 7% (calculada por Goldreich e Peale em 1966, logo após a descoberta da rotação do planeta). No entanto, devido às perturbações dos outros planetas, a órbita de Mercúrio varia com o tempo e na altura em que este atravessou a ressonância 3/2, a sua excentricidade podia ser maior, ou menor. Nos anos 60, as simulações da variação da órbita indicavam que esta probabilidade era de apenas 4,0%; em meados dos anos 70, uma nova solução orbital, mais completa, indicava que a probabilidade de captura não excedia os 5,5%.

A velocidade de rotação dos planetas diminui até um valor limite, que depende da excentricidade da órbita do planeta. Para excentricidades pequenas (órbitas quase circulares), este limite está próximo do período orbital, isto é, da rotação síncrona. Para excentricidades grandes, o período de rotação limite é superior ao período orbital, aproximando-se da ressonância 3/2 quando a excentricidade é de 28,5%. Nas soluções orbitais mais antigas, a excentricidade da órbita de Mercúrio é sempre inferior a este valor, pelo que a ressonância 3/2 é apenas atravessada uma vez e com muito poucas hipóteses de captura, dificultando as explicações para a rotação de Mercúrio.

Há mais de uma década, Laskar demonstrou que o Sistema Solar não é periódico como um relógio, tal como se pensava, mas é caótico, e por isso imprevisível a partir de um dado momento. Deste modo, as órbitas dos planetas sofrem modificações muito mais importantes do que aquelas que se julgava anteriormente. A equipa de investigadores deste trabalho realizou simulações numéricas intensivas das diferentes possibilidades de evolução da órbita de Mercúrio, utilizando a mais moderna solução orbital, e mostraram que a excentricidade da órbita de Mercúrio pode, na realidade, ter sido superior a 28,5%, e até mesmo 40%.

A captura não tem de ocorrer necessariamente na primeira vez que o planeta atravessa a ressonância 3/2. Como a excentricidade de Mercúrio varia constantemente, o valor limite para a velocidade de rotação varia igualmente. Quando a excentricidade sobe acima do valor crítico de 28,5%, torna-se possível que Mercúrio volte a atravessar a ressonância (algo que era impossível com as soluções orbitais anteriores). Mesmo se a probabilidade de captura é reduzida a cada passagem, o facto de o planeta passar várias vezes pela ressonância faz com a probabilidade total, ao fim de mais de 4 mil milhões de anos (idade do planeta), seja consideravelmente maior.

Os investigadores demonstraram desta forma que a captura de Mercúrio na ressonância 3/2 aumenta bastante com o tempo, tornando-se mesmo na evolução mais provável para a rotação final do planeta. Com efeito, estima-se a probabilidade de o planeta terminar nesta configuração em cerca de 55,4%. Outras possibilidades seriam a sincronização (2,2%), captura na ressonância 2/1 (3,6 %), ou ausência de captura (38,8%). Ocorrem ainda capturas temporárias em ressonâncias de ordem mais elevada (5/2, ou 3/1, por exemplo), mas nenhuma subsiste muito tempo, uma vez que estas ressonâncias são destabilizadas nas alturas em que a excentricidade de Mercúrio diminui para valores reduzidos.

Fonte da notícia: http://astro.oal.ul.pt/~acorreia/press/

Pode ainda consultar o Tema do Mês “Mercúrio”, por Alexandre Correia: http://www.portaldoastronomo.pt/tema_12.php