Uma nova análise teórica por cientistas do SwRI (Southwest Research Institute), em colaboração com cientistas da Universidade do Arizona, revela diferenças fundamentais na maneira como a Lua se poderá ter formado a partir do impacto gigante que criou o sistema Terra-Lua. Os novos resultados utilizaram técnicas computacionais de ponta que têm em conta a resistência dos materiais dos dois planetas em colisão. Estas simulações do impacto podem alterar o modo como os investigadores compreendem a formação da Lua e podem ajudar a restringir o momento do evento. Esta investigação foi publicada na revista The Astrophysical Journal Letters.

"Descobrimos que a geologia pré-existente da proto-Lua, do tamanho de Marte, é importante", afirmou a Dra. Adeene Denton, anteriormente bolseira do Programa de Pós-Doutoramento da NASA no SwRI e atualmente investigadora de pós-doutoramento na Divisão de Ciência e Exploração do Sistema Solar do SwRI. "Quando simulamos a Terra e a Lua como corpos em colisão com propriedades geológicas, isso altera a maneira como a Lua se forma a partir desse impacto - algo que antes considerávamos desnecessário".

Estudos anteriores acerca do cenário de impacto gigante, incluindo um artigo científico fundamental de 2001 da autoria da Dra. Robin Canup, vice-presidente da Divisão de Ciência e Exploração do Sistema Solar do SwRI, em Boulder, Colorado, EUA, e do Dr. Erik Asphaug, professor da Universidade do Arizona e coautor do presente estudo, concluíram que um objeto do tamanho de Marte, denominado "Theia", pode ter colidido com a Terra, dando origem ao sistema Terra-Lua; no entanto, essas simulações e os subsequentes modelos de impacto gigante ignoraram a resistência dos materiais, que se considerava insignificante para eventos de tão alta energia. Denton e a sua equipa revisitaram esta hipótese, utilizando, pela primeira vez, métodos computacionais modernos que incorporam a resistência geológica dependente da temperatura.

"Os modelos evoluíram para incluir a resistência dos materiais, algo que é realmente importante quando se estudam colisões entre corpos mais pequenos, como asteroides, ou no meu artigo científico anterior sobre a formação do sistema Plutão-Caronte", afirmou Denton. "Não tínhamos a certeza se isso seria relevante para a Lua ou não. Quando realizámos as simulações, descobrimos que, na verdade, é bastante relevante".

Novos modelos liderados pelo SwRI (Southwest Research Institute), que têm em conta a resistência dos materiais, revelou alterações fundamentais na maneira como a Lua se forma após uma colisão gigantesca entre um objeto do tamanho de Marte e a Terra. As simulações que ignoram a resistência (na primeira imagem) produzem um disco de detritos que, com o tempo, dá origem à Lua, enquanto as que têm em conta a resistência (esta imagem) podem produzir uma Lua intacta. Estas condições correspondem, em geral, a planetas em colisão mais quentes (na primeira imagem) e mais frios (esta imagem), o que corresponderia, geralmente, a uma colisão mais precoce em comparação com uma mais tardia. Estas condições também poderiam afetar a composição da Lua e da Terra, o que continua a ser uma questão em aberto na comunidade científica. Crédito: SwRI

Os corpos mais quentes são mais fracos do que os mais frios e a equipa descobriu que a formação da Lua é sensível às temperaturas dos corpos em colisão. Alguns cenários produzem uma Lua totalmente intacta poucas horas após o impacto, enquanto outros produzem um disco protolunar à volta da Terra que, com o tempo, acaba por formar a Lua. Como os protoplanetas geralmente começam quentes e arrefecem com a idade, isto estabelece uma nova e importante ligação entre o momento do impacto gigante e a natureza do estado inicial e da formação da Lua.

"Dependendo da temperatura da Terra e de Theia antes da colisão, o impacto pode destruir Theia e produzir este enorme disco de detritos que, eventualmente, dá origem à Lua", disse Denton. "Mas quando utilizei os mesmos parâmetros da modelação original do impacto - incluindo as estruturas com temperaturas iguais no interior de ambos os corpos -, surgiu uma Lua intacta em cerca de cinco horas".

Embora já se tenham observado, em simulações anteriores, resultados de uma Lua intacta, este trabalho é o primeiro a demonstrar que a resistência dos materiais e a temperatura desempenham um papel central na determinação de se a Lua se forma intacta ou se é formada a partir de material processado no interior de um disco protolunar.

"Estes novos resultados, surpreendentes e empolgantes, sugerem uma potencial ligação entre as propriedades físicas da Lua atual - incluindo, talvez, o seu teor de voláteis - e o estado térmico da Terra e de Theia na altura do impacto gigante", afirma Canup, que não participou no estudo. "Por sua vez, isto poderá ajudar os cientistas a determinar com maior precisão quando ocorreu o evento que deu origem à Lua".

Tal como nos modelos anteriores, explicar a composição muito semelhante da Terra e da Lua continua a ser uma questão científica em aberto. Uma possível explicação é que Theia e a proto-Terra se tenham formado numa região comum do disco protoplanetário, enquanto Marte, cuja composição é distinta da da Terra e da Lua, se formou mais longe.

"Dado que a Terra e Marte se formaram na mesma vizinhança do Sistema Solar, são como irmãos", afirmou Denton. "A Lua e a Terra são mais como gémeos fraternos".

// SwRI (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

Quer saber mais?

Theia:
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Proto-Terra:
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Hipótese do impacto gigante:
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Planeta Terra:
NASA
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Lua:
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Sistema Solar:
Wikipedia

Formação e evolução do Sistema Solar:
Wikipedia