Asteroides antigos revelam que o Sistema Solar primitivo era mais caótico do que pensávamos

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(Créditos: ETH Zurique)

Traduzido por Julio Batista
Original de Arian Bastani para o ETH Zurique

Antes da formação da Terra e de outros planetas, o jovem Sol ainda estava cercado por gás e poeira cósmicos. Ao longo dos milênios, fragmentos de rocha de vários tamanhos se formaram a partir da poeira. Muitos deles se tornaram blocos de construção para os planetas posteriores. Outros não se tornaram parte de um planeta e ainda orbitam o Sol hoje, por exemplo, como asteroides no cinturão de asteroides.

Pesquisadores do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH Zurique) e do PlanetS do Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR), em colaboração com uma equipe internacional, analisaram amostras de ferro dos núcleos desses asteroides que pousaram na Terra como meteoritos. Ao fazer isso, eles desvendaram parte de sua história inicial durante a época em que os planetas se formaram. Suas descobertas foram publicadas na revista Nature Astronomy.

Testemunhas do Sistema Solar primitivo

“Estudos científicos anteriores mostraram que os asteroides no Sistema Solar permaneceram relativamente inalterados desde sua formação, bilhões de anos atrás”, explicou Alison Hunt, principal autora do estudo e pesquisadora do ETH Zurique e do PlanetS do NCCR. “Eles, portanto, são um registro histórico, no qual as condições dos inícios do Sistema Solar são preservadas”, disse Hunt.

Mas para revelar esse arquivo, os pesquisadores tiveram que preparar e examinar minuciosamente o material extraterrestre. A equipe coletou amostras de 18 meteoritos de ferro diferentes, que já fizeram parte dos núcleos metálicos de asteroides. Para realizar sua análise, eles tiveram que dissolver as amostras para poder isolar os elementos Paládio, Prata e Platina para sua análise detalhada. Com a ajuda de um espectrômetro de massa, eles mediram a abundância de diferentes isótopos desses elementos. Isótopos são átomos distintos de determinados elementos, neste caso Paládio, Prata e Platina, que compartilham o mesmo número de prótons em seus núcleos, mas variam no número de nêutrons.

Nos primeiros milhões de anos do nosso Sistema Solar, os núcleos de asteroides metálicos foram aquecidos pelo decaimento radioativo de isótopos. À medida que começaram a esfriar, um isótopo específico de prata produzido pelo decaimento radioativo começou a se acumular. Ao medir as atuais proporções de isótopos de prata dentro dos meteoritos de ferro, os pesquisadores puderam determinar quando e com que rapidez os núcleos de asteroides esfriaram.

Os resultados mostraram que o resfriamento foi rápido e provavelmente ocorreu devido a colisões severas com outros corpos, que romperam o manto rochoso isolante dos asteroides e expuseram seus núcleos metálicos ao frio do espaço. Embora o resfriamento rápido tenha sido indicado por estudos anteriores baseados em medições de isótopos de prata, o momento permaneceu incerto.

“Nossas medições adicionais da abundância de isótopos de platina nos permitiram corrigir as medições de isótopos de prata para distorções causadas pela irradiação cósmica das amostras no espaço. Assim, fomos capazes de datar o tempo das colisões com mais precisão do que nunca”, relatou Hunt. “E para nossa surpresa, todos os núcleos de asteroides que examinamos foram expostos quase simultaneamente, dentro de um período de 7,8 a 11,7 milhões de anos após a formação do Sistema Solar”, disse a pesquisadora.

As colisões quase simultâneas dos diferentes asteroides indicaram à equipe que esse período deve ter sido uma fase muito instável do Sistema Solar. “Tudo parece estar se colidindo naquela época”, disse Hunt. “E queríamos saber por quê”, acrescentou ela.

Uma das amostras de meteorito de ferro que a equipe analisou. (Créditos: Aurelia Meister)

Do laboratório à nebulosa solar

A equipe considerou diferentes causas, combinando seus resultados com os das mais recentes e sofisticadas simulações de computador do desenvolvimento do Sistema Solar. Juntas, essas fontes poderiam limitar as possíveis explicações.

“A teoria que melhor explicou esta fase energética inicial do Sistema Solar indicou que ela foi causada principalmente pela dissipação da chamada nebulosa solar”, explicou a coautora do estudo, membro do PlanetS do NCCR e professora de cosmoquímica na ETH Zurique, Maria Schönbächler. “Esta nebulosa solar é o restante do gás que sobrou da nuvem cósmica da qual o Sol nasceu. Por alguns milhões de anos, ela ainda orbitou o jovem Sol até ser levada pelos ventos solares e radiação”, disse Schönbächler.

Enquanto a nebulosa ainda estava por perto, ela desacelerou os objetos que orbitam o Sol – semelhante a como a resistência do ar desacelera um carro em movimento. Depois que a nebulosa desapareceu, sugerem os pesquisadores, a falta de arrasto do gás permitiu que os asteroides acelerassem e colidissem uns com os outros – como carrinhos de bate-bate em modo turbo.

“Nosso trabalho ilustra como as melhorias nas técnicas de medição de laboratório nos permitem inferir os principais processos que ocorreram no início do Sistema Solar – como o tempo provável em que a nebulosa solar desapareceu. Planetas como a Terra ainda estavam no processo de nascimento. Em última análise, isso pode nos ajudar a entender melhor como nossos próprios planetas nasceram, mas também nos dar novas perspectivas sobre outros fora do nosso Sistema Solar”, conclui Schönbächler.