Impressão de artista do Sistema Solar primitivo à medida que a nebulosa solar começa a desaparecer, fazendo com que os asteroides acelerem e colidam.
Crédito: Tobias Stierli/flaeck
Uma equipa internacional de investigadores liderada pela ETH Zurique e pelo NCCR PlanetS (National Centre of Competence in Research PlanetS) reconstruiu a história inicial de vários asteroides com mais precisão do que nunca. Os seus resultados indicam que o Sistema Solar primitivo era mais caótico do que se pensava anteriormente.
Antes da formação da Terra e de outros planetas, o jovem Sol ainda estava rodeado de gás e poeira cósmica. Ao longo dos milénios, fragmentos de rocha de vários tamanhos formaram-se a partir da poeira. Muitos destes tornaram-se blocos de construção para os planetas posteriores. Outros não se tornaram parte de um planeta e ainda hoje orbitam o Sol, por exemplo como asteroides na cintura de asteroides.
Investigadores da ETH Zurique e do NCCR PlanetS (National Centre of Competence in Research PlanetS), em colaboração com uma equipa internacional, analisaram amostras de ferro dos núcleos de tais asteroides que aterraram na Terra como meteoritos. Ao fazê-lo, desvendaram parte da sua história inicial durante o tempo em que os planetas se formaram. Os seus resultados foram publicados na revista Nature Astronomy.
Testemunhas dos primórdios do Sistema Solar
"Estudos científicos anteriores mostraram que os asteroides no Sistema Solar permaneceram relativamente inalterados desde a sua formação, há milhares de milhões de anos atrás," explica Alison Hunt, autora do estudo e investigadora principal da ETH Zurique e do NCCR PlanetS. “São, portanto, um arquivo, no qual as condições do Sistema Solar primitivo estão preservadas", diz Hunt.
Mas para desbloquear este arquivo, os investigadores tiveram de preparar e examinar minuciosamente o material extraterrestre. A equipa obteve amostras de 18 diferentes meteoritos de ferro, que outrora faziam parte dos núcleos metálicos dos asteroides. Para realizar a sua análise, tiveram de dissolver as amostras para poderem isolar os elementos paládio, prata e platina para a sua análise detalhada. Com a ajuda de um espectrómetro de massa, mediram abundâncias de diferentes isótopos. Os isótopos são átomos distintos de determinados elementos que partilham todos o mesmo número de protões nos seus núcleos, mas variam no número de neutrões.
Nos primeiros milhões de anos do nosso Sistema Solar, os núcleos metálicos de asteroides foram aquecidos pelo decaimento radioativo dos isótopos. Quando começaram a arrefecer, um isótopo específico de prata produzido pelo decaimento radioativo começou a acumular-se. Medindo os atuais rácios de prata dentro dos meteoritos de ferro, os investigadores puderam determinar quando e quão rapidamente os núcleos de asteroides tinham arrefecido.
Os resultados mostraram que o arrefecimento foi rápido e provavelmente ocorreu devido a colisões graves noutros corpos, que quebraram o manto rochoso isolante dos asteroides e expuseram os seus núcleos metálicos ao frio do espaço. Embora o arrefecimento rápido tivesse sido indicado por estudos anteriores baseados em medições de isótopos de prata, a cronologia tinha permanecido dúbia.
"As nossas medições adicionais da abundância de isótopos de platina permitiram-nos corrigir as medições de isótopos de prata para distorções provocadas pela irradiação cósmica das amostras no espaço. Assim, conseguimos datar o momento das colisões com maior precisão do que nunca," relata Hunt. "E, para nossa surpresa, todos os núcleos de asteroides que examinámos tinham sido expostos quase simultaneamente, num período de tempo de 7,8 a 11,7 milhões de anos após a formação do Sistema Solar", diz a investigadora.
As colisões quase simultâneas dos diferentes asteroides indicaram à equipa que este período deve ter sido uma fase muito instável do Sistema Solar. "Tudo parece ter sido esmagado nessa altura," diz Hunt. "E nós queríamos saber porquê," acrescenta.
Do laboratório à nebulosa solar
A equipa considerou causas diferentes ao combinar os seus resultados com os das mais recentes e sofisticadas simulações computorizadas do desenvolvimento do Sistema Solar. Juntas, estas fontes poderiam reduzir as explicações possíveis.
"A teoria que melhor explicava esta fase inicial energética do Sistema Solar indicava que ela era provocada principalmente pela dissipação da chamada nebulosa solar," explica Maria Schönbächler, coautora do estudo, membro do NCCR PlanetS e professora de Cosmoquímica na ETH Zurique. "Esta nebulosa solar é o remanescente de gás que sobrou da nuvem cósmica de onde o Sol nasceu. Durante alguns milhões de anos, ainda orbitou o jovem Sol até ser soprada pelos ventos solares e pela radiação," diz Schönbächler.
Enquanto a nebulosa ainda existia, abrandou os objetos em órbita do Sol no seu interior - semelhante à forma como a resistência do ar abranda um carro em movimento. Depois da nebulosa ter desaparecido, sugerem os investigadores, a falta de arrasto do gás permitiu que os asteroides acelerassem e colidissem uns com os outros - como carrinhos de choque em modo turbo.
"O nosso trabalho ilustra como as melhorias nas técnicas de medição em laboratório nos permitem inferir processos chave que tiveram lugar no Sistema Solar primitivo - como o tempo provável em que a nebulosa desapareceu. Planetas como a Terra ainda estavam no processo de nascer nessa altura. Em última análise, isto pode ajudar-nos a compreender melhor como nasceram os nossos próprios planetas, mas também nos dá uma visão sobre outros para lá do Sistema Solar", conclui Schönbächler.
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