A Lua se formou um pouco mais tarde do que se pensava anteriormente.
Quando um protoplaneta do tamanho de Marte foi destruído em uma colisão com a jovem Terra, um novo corpo foi criado a partir dos escombros ejetados durante essa catástrofe – a Lua. Os geofísicos planetários do Centro Aeroespacial Alemão (Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt; DLR), liderados por Maxime Maurice, juntamente com pesquisadores da Universidade de Münster, usaram um novo modelo numérico para reconstruir o momento em que o evento ocorreu – 4,425 bilhões anos atrás. As suposições anteriores sobre a formação da Lua foram baseadas em uma idade de 4,51 bilhões de anos – ou seja, 85 milhões de anos antes do que revelam os novos cálculos. Os cientistas relatam isso hoje na revista científica Science Advances.
Há quatro bilhões e meio de anos, o Sistema Solar ainda era um lugar bastante caótico. A Terra ainda estava crescendo até seu tamanho atual, coletando matéria na forma do que é chamado de ‘planetesimal’. Estes haviam se formado anteriormente no disco de poeira e gás que orbita o início do Sol. A jovem Terra se consolidou, ficando cada vez mais quente por dentro. Partes cada vez maiores do manto rochoso derreteram e formaram um oceano de magma. É neste momento que a Terra ganhou o satélite natural que continua a orbitar em torno dele até hoje. Uma colisão cósmica maciça entre a Terra e um protoplanet resultou na expulsão de rochas da jovem Terra. Eventualmente, esses detritos se aglomeraram para formar um novo corpo planetário – a Lua.
Em princípio, a maioria dos cientistas concorda sobre como a Lua se formou, mas não sobre os detalhes do processo e, especialmente, sobre o momento em que ocorreu. “Os resultados de nossa última modelagem sugerem que a jovem Terra foi atingida por um protoplanet cerca de 140 milhões de anos após o nascimento do Sistema Solar, há 4.567 bilhões de anos”, diz Maxime Maurice, resumindo as investigações da equipe. “De acordo com nossos cálculos, isso aconteceu há 4.425 bilhões de anos atrás – com uma incerteza de 25 milhões de anos – e a Lua nasceu.”
Naquela época, a Terra havia acabado de se tornar um planeta. Durante esse desenvolvimento, os pesados componentes metálicos afundaram no centro e formaram um núcleo de ferro e níquel, cercado por um manto espesso de rochas de silicato. As rochas do manto se tornaram cada vez mais quentes devido ao processo de ‘acréscimo’ – a aglomeração de matéria – e pelo calor da decomposição de elementos radioativos. Isso permitiu que a separação de metais e silicatos ocorresse no interior da Terra em algumas dezenas de milhões de anos.
Um choque planetário causou a formação da Lua
Nesta fase, a Terra foi atingida por Theia, um protoplanet que talvez fosse do tamanho de Marte. Theia era um dos titãs na mitologia grega e a mãe da deusa da lua Selene. Nos primeiros dias do Sistema Solar, haveria muitos corpos desse tipo. Alguns foram expulsos do Sistema Solar, enquanto outros foram destruídos por colisões com outros corpos. Theia, no entanto, atingiu a Terra e causou a ejeção de uma quantidade tão grande de material do manto do planeta que a Lua foi capaz de formar a partir dele. Durante esse impacto violento, formou-se um oceano de magma de vários milhares de quilômetros de rochas quentes e quentes. Hoje, nenhum vestígio de Theia permanece após essa colisão.
Reconstruir como a formação da Lua foi desencadeada por esse evento requer muita imaginação e criatividade. A colisão dos dois corpos, com sua enorme energia, também vaporizou uma grande quantidade de rocha do manto inicial da Terra. Isso foi ejetado e coletado em um anel de poeira ao redor da Terra antes de ser remontado para formar rochas. “A partir disso, a Lua se formou em pouco tempo, provavelmente em apenas alguns milhares de anos”, explica Doris Breuer, chefe do departamento de física planetária do Instituto DLR de Pesquisa Planetária e coautora do estudo.
A rocha mais antiga da Lua não tem idade suficiente
Os cientistas concordam amplamente sobre a história da formação da Lua. No entanto, eles não foram capazes de datar exatamente, pois nenhuma das rochas da Lua trazidas à Terra pelos astronautas das seis missões Apollo e as três missões robóticas Luna soviéticas registram diretamente a idade do satélite natural da Terra. Pesquisadores da DLR e da Universidade de Münster determinaram quando a Lua foi formada usando um novo método indireto. “Nossos cálculos mostram que isso provavelmente aconteceu 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 em sua juventude. A energia obtida com a acumulação também levou à formação de um oceano de magma na Lua. A Lua derreteu quase completamente e, à semelhança da Terra, foi coberta por um oceano de magma com mais de 1000 quilômetros de profundidade. Esse oceano de magma rapidamente começou a se solidificar e formou uma crosta de cristais leves e flutuantes na superfície – sua ‘interface’ com o espaço frio. Mas, sob essa crosta isolante, que desacelerou o resfriamento e a solidificação do oceano magma, a Lua permaneceu derretida por um longo tempo. Até agora, os cientistas eram incapazes de determinar quanto tempo levou para o oceano de magma se cristalizar completamente, razão pela qual eles não conseguiram concluir quando a Lua se formou originalmente.
Para calcular a vida útil do oceano de magma da Lua, os cientistas usaram um novo modelo de computador, que pela primeira vez considerou de forma abrangente os processos envolvidos na solidificação do magma. “Os resultados do modelo mostram que o oceano de magma da Lua teve vida longa e levou quase 200 milhões de anos para 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 Nicola Tosi, colega do DLR, segundo autor do estudo e orientador da tese de doutorado de Maxime Maurice, que serviu de base para este relatório científico condensado. “Os modelos mais antigos deram 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 adiante. Eles calcularam como a composição dos minerais silicatos ricos em magnésio e ferro que se formaram durante a solidificação do oceano magma mudou com o tempo. Os pesquisadores descobriram uma mudança drástica na composição do restante oceano de magma à medida que a solidificação progredia. Essa descoberta é significativa porque permitiu aos autores vincular a formação de diferentes tipos de rocha na Lua a um certo estágio da evolução de seu oceano de magma. “Ao comparar a composição medida das rochas da Lua com a composição prevista do oceano de magma a partir 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 foi formada há 4.425 ± 0.025 bilhões de anos atrás. 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 chumbo-urânio, o ponto em que a formação do planeta Terra foi concluída. “É a primeira vez que a era da Lua pode ser diretamente ligada a um evento que ocorreu no final da formação da Terra, a formação do núcleo”, diz Thorsten Kleine, do Instituto de Planetologia da Universidade de Münster.
Publicado em 13/07/2020 18h31
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