UMA LUA LIGEIRAMENTE MAIS JOVEM 17 de julho de 2020
O oceano de magma e a primeira crosta rochosa da Lua.
Crédito: NASA/Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
A Lua formou-se um pouco mais tarde do que se pensava anteriormente. Quando um protoplaneta do tamanho de Marte foi destruído numa colisão com a jovem Terra, foi criado um novo corpo a partir dos escombros ejetados durante esta catástrofe - a Lua. Geofísicos planetários do Centro Aeroespacial Alemão (DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt), liderados por Maxime Maurice, juntamente com investigadores da Universidade de Münster, usaram um novo modelo numérico para reconstruir o momento em que o evento ocorreu - há 4,425 mil milhões de anos. As suposições anteriores sobre a formação da Lua foram baseadas numa idade de 4,51 mil milhões de anos - ou seja, 85 milhões de anos antes do que revelam os novos cálculos. Os cientistas relatam esta descoberta na revista científica Science Advances.
Há 4,5 mil milhões de anos, o Sistema Solar ainda era um lugar bastante caótico. A Terra ainda estava a crescer para o seu tamanho atual, recolhendo matéria a partir do que se chamam "planetesimais". Estes haviam se formado anteriormente no disco de poeira e gás que orbita o jovem Sol. A Terra primitiva consolidou-se, ficando cada vez mais quente por dentro. Partes cada vez maiores do manto rochoso derreteram e formaram um oceano de magma. Foi neste momento que a Terra ganhou o satélite natural que continua a orbitar até hoje. Uma colisão cósmica massiva entre a Terra e um protoplaneta resultou na expulsão de rochas da jovem Terra. Eventualmente, estes detritos acumularam-se para formar um novo corpo astronómico - a Lua.
Em princípio, a maioria dos cientistas concorda sobre o modo como a Lua se formou, mas não sobre os detalhes do processo e, especialmente, sobre o momento em que ocorreu. "Os resultados da nossa mais recente modelagem sugerem que a jovem Terra foi atingida por um protoplaneta cerca de 140 milhões de anos após o nascimento do Sistema Solar há 4,567 mil milhões de anos," diz Maxime Maurice, resumindo as investigações da equipa. "De acordo com os nossos cálculos, isto ocorreu há 4,425 mil milhões de anos - com uma incerteza de 25 milhões de anos - e a Lua nasceu."
Naquela época, a Terra havia acabado de se tornar um planeta. Durante este desenvolvimento, os pesados componentes metálicos afundaram-se para o centro e formaram um núcleo de ferro e níquel, rodeado por um manto espesso de rochas de silicato. As rochas do manto tornaram-se cada vez mais quentes devido ao processo de acreção - a acumulação de matéria - e ao calor do decaimento de elementos radioativos. Isto permitiu que a separação de metais e silicatos ocorresse no interior da Terra em apenas algumas dezenas de milhões de anos.
Um choque planetário provocou a formação da Lua
Nesta fase, a Terra foi atingida por Theia, um protoplaneta com talvez o tamanho de Marte. Theia era um dos titãs da mitologia grega e a mãe da deusa da Lua, Selena. Existiam, nos primeiros dias do Sistema Solar, muitos corpos deste género. Alguns foram expulsos do Sistema Solar, enquanto outros foram destruídos por colisões com outros corpos. Theia, no entanto, atingiu a Terra e provocou a libertação de uma quantidade tão grande de material do manto do planeta que a Lua foi capaz de se formar a partir daí. Durante este impacto violento, formou-se um oceano de magma com vários milhares de quilómetros de profundidade. Não existe hoje nenhum vestígio de Theia, foi completamente destruído na colisão.
A reconstrução de como a formação da Lua foi desencadeada por este evento requer muita imaginação e criatividade. A colisão dos dois corpos, com a sua enorme energia, também vaporizou uma grande quantidade de rocha do manto inicial da Terra. Foi ejetada e agrupada num anel de poeira em torno da Terra antes de ser remontada para formar rocha. "A partir daqui a Lua formou-se em pouco tempo, provavelmente em apenas alguns milhares de anos," explica Doris Breuer, chefe do Departamento de Física Planetária do Instituto de Investigação Planetária do DLR e coautora do estudo.
A rocha mais antiga da Lua não é suficientemente velha
Os cientistas concordam largamente no que toca à história da formação da Lua. No entanto, não conseguiram datá-la com precisão, pois nenhuma das rochas lunares trazidas pelos astronautas das seis missões Apollo e pelas três missões robóticas soviéticas Luna registam diretamente a idade do satélite natural da Terra. Os investigadores do DLR e da Universidade de Münster determinaram quando a Lua foi formada usando um novo método indireto. "Os nossos cálculos mostram que isto provavelmente ocorreu no final da formação da Terra," diz Sabrina Schwinger, outra coautora do estudo, descrevendo a sequência cronológica dos eventos.
Não era apenas a Terra que tinha um oceano de magma na sua juventude. A energia obtida da acreção também levou à formação de um oceano de magma na Lua. A Lua derreteu quase completamente e, à semelhança da Terra, ficou coberta por um oceano de magma com mais de 1000 quilómetros de profundidade. Este oceano de magma rapidamente começou a solidificar-se para formar uma crosta de cristais leves e flutuantes na superfície - a sua "interface" com o espaço frio. Mas sob esta crosta isolante, que desacelerou o arrefecimento e a solidificação do oceano de magma, a Lua permaneceu derretida por muito tempo. Até agora, os cientistas não conseguiam determinar quanto tempo levou para o oceano de magma se cristalizar completamente, razão pela qual não conseguiam concluir o momento da formação da Lua.
Para calcular o tempo de vida do oceano de magma da Lua, os cientistas usaram um novo modelo de computador, que pela primeira vez considerou de forma compreensiva os processos envolvidos na solidificação do magma. "Os resultados do modelo mostram que o oceano de magma da Lua teve uma longa vida de quase 200 milhões de anos, até se solidificar completamente na rocha do manto," diz Maxime Maurice. "A escala de tempo é muito maior do que o calculado em estudos anteriores," acrescenta o colega Nicola Tosi do DLR, segundo autor do estudo e orientador da tese de doutoramento de Maxime Maurice, que foi a base deste artigo científico condensado. "Os modelos mais antigos forneceram um período de solidificação de apenas 35 milhões de anos."
Modelos de solidificação revelam a idade da Lua e da Terra
Para determinar a idade da Lua, os cientistas tiveram que dar um passo em frente. Calcularam como a composição dos minerais silicatos ricos em magnésio e ferro, formados durante a solidificação do oceano de magma, mudou com o tempo. Os cientistas descobriram uma mudança drástica na composição do restante oceano de magma à medida que a solidificação progredia. Esta descoberta é significativa porque permitiu que os autores ligassem a formação de diferentes tipos de rocha na Lua a um determinado estágio na evolução do seu oceano de magma. "Ao comparar a composição medida das rochas da Lua com a composição prevista do oceano de magma do nosso modelo, conseguimos rastrear a evolução do oceano de volta ao seu ponto de partida, no momento em que a Lua foi formada," explica Sabrina Schwinger.
Os resultados do estudo mostram que a Lua se formou há 4,425±0,025 mil milhões de anos. A idade exata da Lua está em notável concordância com uma idade previamente determinada para a formação do núcleo metálico da Terra com o método de chumbo-urânio, o ponto em que a formação do planeta Terra ficou concluída. "Esta é a primeira vez que a idade da Lua pode ser diretamente ligada a um evento que ocorreu no final da formação da Terra, nomeadamente a formação do núcleo," diz Thorsten Kleine do Instituto de Planetologia da Universidade de Münster.
Impressão de artista da colisão de um objeto com o tamanho de Marte, de nome Theia, com a Terra, evento a partir do qual nasceu a Lua.
Crédito: Ron Miller
A anatomia da Lua primordial.
Crédito: DLR/Maxime Maurice
