Esta é uma imagem composta do lado lunar, tirada pelo Lunar Reconnaissance Orbiter em junho de 2009, observe a presença de áreas escuras de maria neste lado da lua. Crédito:NASA
A Lua da Terra é um objeto incomum em nosso sistema solar, e agora há uma nova teoria para explicar como chegou onde está, o que coloca algumas distorções na atual teoria do "impacto gigante". O trabalho é publicado em 31 de outubro na revista Natureza .
A Lua é relativamente grande em comparação com o planeta que orbita, e é feito quase do mesmo material, menos alguns compostos mais voláteis que evaporaram há muito tempo. Isso o torna distinto de todos os outros objetos principais do Sistema Solar, disse Sarah Stewart, professor de ciências terrestres e planetárias da Universidade da Califórnia, Davis e autor sênior do artigo.
"Todos os outros corpos do sistema solar têm uma química diferente, " ela disse.
A teoria do livro sobre a formação lunar é assim. Mais tarde na formação do sistema solar veio a fase do "impacto gigante", quando objetos do tamanho de planetas quentes colidiram uns com os outros. Um objeto do tamanho de Marte roçou o que se tornaria a Terra, lançando uma massa de material a partir do qual a Lua se condensou. Este impacto definiu o momento angular para o sistema Terra-Lua, e deu à Terra primitiva um dia de cinco horas. Ao longo de milênios, a Lua recuou da Terra e a rotação diminuiu para o nosso dia atual de 24 horas.
Os cientistas descobriram isso observando a órbita atual da Lua, descobrir a rapidez com que o momento angular do sistema Terra-Lua foi transferido pelas forças de maré entre os dois corpos, e trabalhando para trás.
Mas existem alguns problemas com a teoria dos livros didáticos. Um deles é a composição surpreendentemente semelhante à da Terra. Outra é que se a Lua se condensasse de um disco de material girando em torno do equador da Terra, deve estar em órbita sobre o equador. Mas a órbita atual da Lua está inclinada para fora do equador, significando que um pouco mais de energia deve ter sido colocada para movê-lo.
Uma alternativa para explicar tudo
Stewart, seu ex-colega de pós-doutorado Matija Ćuk (agora um cientista do Instituto SETI em Mountain View, Califórnia), com Douglas Hamilton na Universidade de Maryland e Simon Lock, Universidade de Harvard, surgiu com um modelo alternativo.
No modelo de "impacto gigante" da formação da lua, a jovem lua começou sua órbita dentro do plano equatorial da Terra. Na variante padrão deste modelo (painel superior), A inclinação da Terra começou perto do valor atual de 23,5 graus. A lua teria se movido suavemente para fora ao longo de um caminho que mudou lentamente do plano equatorial para o plano "eclíptico", definido pela órbita da Terra em torno do sol. Se, Contudo, A Terra teve uma inclinação muito maior após o impacto (~ 75 graus, painel inferior), então a transição entre os planos equatorial e eclíptico teria sido abrupta, resultando em grandes oscilações sobre a eclíptica. A segunda imagem é consistente com a inclinação orbital atual de 5 graus da lua para longe da eclíptica. Crédito:Douglas Hamilton
Em 2012, Ćuk e Stewart propuseram que parte do momento angular do sistema Terra-Lua poderia ter sido transferido para o sistema Terra-Sol. Isso permite uma colisão mais energética no início do processo.
No novo modelo, uma colisão de alta energia deixou uma massa de material vaporizado e derretido a partir do qual a Terra e a Lua se formaram. A Terra começou a girar com um dia de duas horas, seu eixo apontando para o sol.
Porque a colisão poderia ter sido mais enérgica do que na teoria atual, o material da Terra e o impactador teriam se misturado, e a Terra e a Lua condensadas do mesmo material e, portanto, têm uma composição semelhante.
À medida que o momento angular foi dissipado pelas forças da maré, a Lua recuou da Terra até chegar a um ponto denominado "transição do plano LaPlace, "onde as forças da Terra na Lua se tornaram menos importantes do que as forças gravitacionais do Sol. Isso fez com que parte do momento angular do sistema Terra-Lua fosse transferido para o sistema Terra-Sol.
Isso não fez grande diferença para a órbita da Terra em torno do Sol, mas virou a Terra para cima. Neste ponto, os modelos construídos pela equipe mostram a Lua orbitando a Terra em um ângulo alto, ou inclinação, para o equador.
Ao longo de algumas dezenas de milhões de anos, a Lua continuou a se afastar lentamente da Terra até atingir um segundo ponto de transição, a transição Cassini, em que ponto a inclinação da Lua - o ângulo entre a órbita da Lua e a órbita da Terra em torno do Sol - caiu para cerca de cinco graus, colocando a Lua mais ou menos em sua órbita atual.
A nova teoria explica com elegância a órbita e a composição da Lua com base em um único, impacto gigante no início, Stewart disse. Nenhuma etapa de intervenção extra é necessária para empurrar as coisas.
"Um impacto gigante desencadeia a sequência de eventos, " ela disse.
