A Terra e Marte foram formados a partir de um material que se originou em grande parte no sistema solar interno; apenas alguns por cento dos blocos de construção desses dois planetas se originaram além da órbita de Júpiter.
Um grupo de pesquisadores liderado pela Universidade de Münster (Alemanha) relata essas descobertas na revista Science Advances. Eles apresentam a comparação mais abrangente até o momento da composição isotópica da Terra, Marte e material de construção imaculado do sistema solar interno e externo. Parte desse material ainda hoje é encontrado praticamente inalterado em meteoritos. Os resultados do estudo têm consequências de longo alcance para a nossa compreensão do processo que formou os planetas Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. A teoria que postula que os quatro planetas rochosos cresceram até seu tamanho atual acumulando seixos de poeira do tamanho de um milímetro do sistema solar externo não é sustentável.
Aproximadamente 4,6 bilhões de anos atrás, nos primeiros dias de nosso sistema solar, um disco de poeira e gases orbitava o jovem sol. Duas teorias descrevem como, no curso de milhões de anos, os planetas rochosos internos se formaram a partir desse material de construção original. De acordo com a teoria mais antiga, a poeira no sistema solar interno aglomerou-se em pedaços cada vez maiores, atingindo gradualmente o tamanho aproximado da nossa lua. As colisões desses embriões planetários finalmente produziram os planetas internos Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Uma teoria mais recente, entretanto, prefere um processo de crescimento diferente: “seixos” de poeira de tamanho milimétrico migraram do sistema solar externo em direção ao sol. No caminho, eles foram acrescentados aos embriões planetários do sistema solar interno e, passo a passo, aumentaram-nos até o tamanho atual.
Ambas as teorias são baseadas em modelos teóricos e simulações de computador destinadas a reconstruir as condições e dinâmicas no início do sistema solar; ambos descrevem um possível caminho de formação de planetas. Mas qual está certo? Qual processo realmente ocorreu? Para responder a essas perguntas em seu estudo atual, pesquisadores da Universidade de Münster (Alemanha), do Observatoire de la Cote d’Azur (França), do Instituto de Tecnologia da Califórnia (EUA), do Museu de História Natural de Berlim (Alemanha) e a Universidade Livre de Berlim (Alemanha) determinou a composição exata dos planetas rochosos Terra e Marte. “Queríamos descobrir se os blocos de construção da Terra e de Marte se originaram no sistema solar externo ou interno”, disse o Dr. Christoph Burkhardt, da Universidade de Münster, o primeiro autor do estudo. Para esse fim, os isótopos dos metais raros titânio, zircônio e molibdênio encontrados em pequenos traços nas camadas externas ricas em silicato de ambos os planetas fornecem pistas cruciais. Os isótopos são variedades diferentes do mesmo elemento, que diferem apenas no peso de seu núcleo atômico.
Meteoritos como referência
Os cientistas presumem que no início do sistema solar esses e outros isótopos de metal não eram uniformemente distribuídos. Em vez disso, sua abundância dependia da distância do sol. Eles, portanto, contêm informações valiosas sobre onde, no início do sistema solar, os blocos de construção de um determinado corpo se originaram.
Como referência para o inventário isotópico original do sistema solar externo e interno, os pesquisadores usaram dois tipos de meteoritos. Esses pedaços de rocha geralmente chegam à Terra vindos do cinturão de asteróides, a região entre as órbitas de Marte e Júpiter. Eles são considerados materiais em grande parte imaculados desde o início do sistema solar. Embora os chamados condritos carbonáceos, que podem conter até uma pequena porcentagem de carbono, tenham se originado além da órbita de Júpiter e apenas mais tarde realocados para o cinturão de asteróides devido à influência dos gigantes gasosos em crescimento, seus primos mais pobres em carbono, os condritos não carbonosos , são verdadeiros filhos do sistema solar interno.
A composição isotópica precisa das camadas de rocha externas acessíveis da Terra e de ambos os tipos de meteoritos foram estudadas há algum tempo; no entanto, não houve análises comparativamente abrangentes das rochas marcianas. Em seu estudo atual, os pesquisadores agora examinaram amostras de um total de 17 meteoritos marcianos, que podem ser atribuídos a seis tipos típicos de rocha marciana. Além disso, os cientistas investigaram pela primeira vez a abundância de três isótopos de metal diferentes.
As amostras de meteoritos marcianos foram primeiro pulverizadas e submetidas a um complexo pré-tratamento químico. Usando um espectrômetro de massa de plasma multicoletor no Instituto de Planetologia da Universidade de Münster, os pesquisadores foram capazes de detectar pequenas quantidades de isótopos de titânio, zircônio e molibdênio. Eles então realizaram simulações de computador para calcular a proporção na qual o material de construção encontrado hoje em condritos carbonáceos e não carbonáceos deve ter sido incorporado na Terra e em Marte para reproduzir suas composições medidas. Ao fazer isso, eles consideraram duas fases diferentes de acréscimo para explicar a história diferente dos isótopos de titânio e zircônio, bem como dos isótopos de molibdênio, respectivamente. Ao contrário do titânio e do zircônio, o molibdênio se acumula principalmente no núcleo planetário metálico. As pequenas quantidades ainda encontradas hoje nas camadas externas ricas em silicato, portanto, só podem ter sido adicionadas durante a última fase de crescimento do planeta.
Os resultados dos pesquisadores mostram que as camadas rochosas externas da Terra e de Marte têm pouco em comum com os condritos carbonáceos do sistema solar externo. Eles representam apenas cerca de quatro por cento dos blocos de construção originais de ambos os planetas. “Se a Terra e Marte primitivas tivessem principalmente grãos de poeira agregados do sistema solar externo, esse valor deveria ser quase dez vezes maior”, disse o Prof. Dr. Thorsten Kleine da Universidade de Münster, que também é diretor do Instituto Max Planck para Pesquisa do sistema solar em Göttingen. ?Portanto, não podemos confirmar essa teoria da formação dos planetas internos?, acrescenta.
Material de construção perdido
Mas a composição da Terra e de Marte também não corresponde exatamente ao material dos condritos não carbonáceos. As simulações de computador sugerem que outro tipo diferente de material de construção também deve ter estado em jogo. “A composição isotópica deste terceiro tipo de material de construção, inferida por nossas simulações de computador, implica que ele deve ter se originado na região mais interna do sistema solar”, explica Christoph Burkhardt. Uma vez que corpos tão próximos do Sol quase nunca foram espalhados no cinturão de asteróides, este material foi quase completamente absorvido pelos planetas internos e, portanto, não ocorre em meteoritos. “É, por assim dizer, ‘material de construção perdido’ ao qual não temos mais acesso direto hoje”, diz Thorsten Kleine.
A surpreendente descoberta não altera as consequências do estudo para a teoria da formação de planetas. “O fato de que a Terra e Marte aparentemente contêm principalmente material do sistema solar interno se encaixa bem com a formação de planetas a partir das colisões de grandes corpos no sistema solar interno”, conclui Christoph Burkhardt.
Publicado em 25/12/2021 19h31
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