Os cientistas têm novas informações sobre como a Terra primitiva poderá ter adquirido alguns elementos necessários para que o planeta se tornasse habitável. Sugerem também um novo papel para Júpiter na distribuição desses elementos pelo jovem Sistema Solar. O estudo, publicado na revista Science Advances, examina esta história ao olhar para a relação entre o fósforo e o azoto em meteoritos ferrosos e em objetos mais recentes conhecidos como condritos.

A formação do sistema planetário

O nosso Sistema Solar formou-se a partir de gás e poeira que rodopiavam em torno do proto-Sol há mais de 4,5 mil milhões de anos. Este gás continha as matérias-primas necessárias para formar planetas, luas e, em última análise, a vida tal como a conhecemos. Dois elementos de particular importância para a vida são o azoto e o fósforo.

Toda a vida na Terra necessita dos mesmos elementos: carbono, hidrogénio, azoto, oxigénio, fósforo e enxofre. Estes elementos vieram do espaço, nascendo no interior das estrelas e espalhando-se por nuvens de gás e poeira. A gravidade fez com que este material se aglutinasse, formando novas estrelas e objetos mais pequenos, como os planetas. Crédito: NASA

Nas fases iniciais do Sistema Solar, o gás e a poeira coalesceram, formando corpos conhecidos como planetesimais. À medida que estes objetos orbitavam o jovem Sol neste ambiente caótico, os planetesimais colidiram entre si, deixando fragmentos espalhados por todo o sistema. Com o tempo, muitos destes fragmentos foram incorporados em planetas e luas. Outros fragmentos sobrevivem até hoje como asteroides, ainda em órbita do Sol, e - caso tenham colidido com a Terra e sido recuperados - como meteoritos. Estes meteoritos proporcionam uma janela para o início do Sistema Solar, numa época anterior à existência da Terra. Os condritos e os meteoritos metálicos são duas classes diferentes destes meteoritos.

Como o próprio nome sugere, os meteoritos ferrosos são objetos densos e metálicos, compostos principalmente por uma liga de ferro-níquel. Os condritos, por outro lado, são objetos rochosos e são responsáveis pela maioria dos meteoritos que foram encontrados na Terra.

Cada tipo de meteorito tem origem em planetesimais que se formaram em momentos diferentes no nosso sistema. A geração mais antiga de planetesimais é a fonte dos meteoritos metálicos. Os condritos provêm de uma segunda geração de planetesimais que se formou 2 a 3 milhões de anos mais tarde.

A construção de planetas habitáveis

É importante para os astrobiólogos, que estudam como e quando o nosso planeta se tornou habitável para a vida tal como a conhecemos, compreender como a Terra se formou e em que momento ocorreu essa formação. A Terra primitiva precisava de dispor de uma reserva de ingredientes essenciais à vida, incluindo azoto e fósforo, para que as primeiras células vivas se pudessem formar.

Existe um debate entre os cientistas sobre a origem das reservas de elementos essenciais à vida na Terra. Algumas evidências indicam que os condritos do Sistema Solar exterior viajaram para o interior, chegando à Terra numa fase tardia do processo de formação do nosso planeta. No entanto, o novo estudo conta uma história diferente.

Utilizando experiências laboratoriais e modelos geoquímicos, a equipa reconstruiu um mapa dos rácios de fósforo-azoto (P/N) no Sistema Solar primitivo e encontrou diferenças entre a primeira (meteoritos ferrosos) e a segunda (condritos) gerações de planetesimais.

Uma ilustração do nosso Sistema Solar. A cintura de asteroides situa-se entre Marte e Júpiter, separando o nosso sistema naquilo a que chamamos de regiões interior e exterior. Crédito: NASA/JPL-Caltech

As experiências e a subsequente criação de modelos geoquímicos mostraram que a primeira geração apresentava um rácio mais elevado de P/N no Sistema Solar exterior, com essa proporção a diminuir à medida que se aproximava do Sistema Solar interior. Esta tendência inverteu-se na segunda geração de planetesimais, com proporções de P/N mais elevadas no Sistema Solar interior.

A ideia é que, durante a formação da primeira geração de planetesimais, tenha ocorrido um fluxo de material para o exterior que aumentou a relação P/N no Sistema Solar exterior. E depois surgiu Júpiter.

À medida que Júpiter se formou e cresceu até atingir um tamanho (e uma influência gravitacional) enormes, o planeta restringiu o movimento do fósforo e do azoto do Sistema Solar interior para o exterior. Isto significou que, quando a segunda geração de planetesimais surgiu, os que se encontravam no Sistema Solar interior ficaram com um rácio de P/N mais elevado do que os seus primos mais distantes.

"No que diz respeito ao nosso próprio Sistema Solar, a presença e a história do crescimento de Júpiter parecem, de facto, ter desempenhado um papel crucial na determinação da distribuição dos ingredientes químicos básicos necessários para mundos habitáveis", afirmou Rajdeep Dasgupta, da Universidade Rice, em Houston, EUA, autor sénior do estudo. "Continua a ser uma questão em aberto se é possível estabelecer um equilíbrio de elementos essenciais à vida semelhante ao da Terra sem a existência de um planeta semelhante a Júpiter na população".

Os modelos da acreção geoquímica demonstram ainda que a atual assinatura de P/N da Terra é melhor reproduzida pelos planetesimais do Sistema Solar interior, quer sejam os relacionados com meteoritos metálicos, quer os relacionados com condritos.

"O estudo sugere que a Terra adquiriu o seu inventário de elementos essenciais à vida, fósforo e azoto, principalmente a partir do Sistema Solar interior, sem necessitar de uma contribuição significativa dos condritos do Sistema Solar exterior", afirmou o autor principal do estudo, Debjeet Pathak, estudante na Universidade Rice.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science Advances)

Quer saber mais?

Meteoritos metálicos:
Wikipedia

Meteoritos condritos:
Wikipedia

Fósforo:
Wikipedia

Azoto:
Wikipedia

Formação e evolução do Sistema Solar:
Wikipedia