O Sol é a razão de estarmos aqui. É também por isso que marcianos ou venusianos não são.

Quando o Sol era apenas um bebê, quatro bilhões de anos atrás, passou por violentas explosões de radiação intensa, vomitando escaldante, nuvens e partículas de alta energia em todo o sistema solar. Essas dores do crescimento ajudaram a semear a vida na Terra primitiva, desencadeando reações químicas que mantiveram a Terra quente e úmida. Ainda, esses acessos de raiva solares também podem ter impedido a vida de emergir em outros mundos, despojando-os de suas atmosferas e eliminando substâncias químicas nutritivas.

O quão destrutivas essas explosões primordiais foram para outros mundos teria dependido da rapidez com que o bebê Sol girou em seu eixo. Quanto mais rápido o Sol girava, mais rápido teria destruído as condições de habitabilidade.

Esta peça crítica da história do Sol, no entanto, tem atormentado cientistas, disse Prabal Saxena, um astrofísico do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. Saxena estuda como o clima espacial, as variações na atividade solar e outras condições de radiação no espaço, interage com as superfícies de planetas e luas.

Agora, ele e outros cientistas estão percebendo que a Lua, para onde a NASA enviará astronautas em 2024, contém pistas para os antigos mistérios do Sol, que são cruciais para a compreensão do desenvolvimento da vida.

"Não sabíamos como era o Sol em seu primeiro bilhão de anos, e é superimportante porque provavelmente mudou a forma como a atmosfera de Vênus evoluiu e a rapidez com que perdeu água. Provavelmente também mudou a rapidez com que Marte perdeu sua atmosfera, e mudou a química atmosférica da Terra, "Saxena disse.

A Conexão Sol-Lua Saxena tropeçou em investigar o mistério da rotação do Sol primitivo enquanto contemplava um aparentemente não relacionado:Por que, quando a Lua e a Terra são feitas basicamente da mesma matéria, há significativamente menos sódio e potássio no regolito lunar, ou solo lunar, do que no solo da Terra?

Essa questão, também, revelado por meio de análises de amostras da Lua da era Apolo e meteoritos lunares encontrados na Terra, intrigou cientistas por décadas - e desafiou a principal teoria de como a Lua se formou.

Nosso satélite natural tomou forma, a teoria vai, quando um objeto do tamanho de Marte colidiu com a Terra cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. A força deste acidente enviou materiais vomitando em órbita, onde eles se fundiram na lua.

"A Terra e a Lua teriam se formado com materiais semelhantes, então a questão é, por que a Lua foi esgotada nesses elementos? "disse Rosemary Killen, um cientista planetário da NASA Goddard que pesquisa o efeito do clima espacial nas atmosferas e exosferas planetárias.

Os dois cientistas suspeitaram que uma grande questão informava a outra - que a história do Sol está enterrada na crosta lunar.

O trabalho anterior de Killen lançou as bases para a investigação da equipe. Em 2012, ela ajudou a simular o efeito da atividade solar na quantidade de sódio e potássio que é entregue à superfície da Lua ou expelida por um fluxo de partículas carregadas do Sol, conhecido como vento solar, ou por erupções poderosas conhecidas como ejeções de massa coronal.

Saxena incorporou a relação matemática entre a taxa de rotação de uma estrela e sua atividade de chamas. Esta percepção foi obtida por cientistas que estudaram a atividade de milhares de estrelas descobertas pelo telescópio espacial Kepler da NASA:Quanto mais rápido uma estrela gira, eles encontraram, mais violentas são suas ejeções. "Conforme você aprende sobre outras estrelas e planetas, especialmente estrelas como o nosso Sol, você começa a ter uma visão maior de como o Sol evoluiu ao longo do tempo, "Saxena disse.

Usando modelos de computador sofisticados, Saxena, Killen e seus colegas acham que podem ter finalmente resolvido os dois mistérios. Suas simulações de computador, que eles descreveram em 3 de maio no Cartas de jornal astrofísico , mostram que o Sol primitivo girava mais devagar do que 50% das estrelas bebês. De acordo com suas estimativas, dentro de seu primeiro bilhão de anos, o Sol levou pelo menos 9 a 10 dias para completar uma rotação.

Eles determinaram isso simulando a evolução do nosso sistema solar sob um lento, médio, e então uma estrela de rotação rápida. E eles descobriram que apenas uma versão - a estrela de rotação lenta - foi capaz de lançar a quantidade certa de partículas carregadas na superfície da Lua para lançar sódio e potássio suficientes no espaço ao longo do tempo para deixar as quantidades que vemos nas rochas lunares hoje.

"O clima espacial foi provavelmente uma das principais influências para a evolução de todos os planetas do sistema solar, "Saxena disse, "portanto, qualquer estudo de habitabilidade dos planetas precisa considerá-lo."

Vida sob o Sol PrimitivoA taxa de rotação do Sol primitivo é parcialmente responsável pela vida na Terra. Mas para Vênus e Marte - ambos planetas rochosos semelhantes à Terra - pode ter excluído isso. (Mercúrio, o planeta rochoso mais próximo do Sol, nunca teve uma chance.)

A atmosfera da Terra já foi muito diferente daquela dominada por oxigênio que encontramos hoje. Quando a Terra se formou 4,6 bilhões de anos atrás, um fino envelope de hidrogênio e hélio agarrou-se ao nosso planeta derretido. Mas as explosões do jovem Sol dissiparam aquela névoa primordial em 200 milhões de anos.

À medida que a crosta terrestre se solidificou, vulcões gradualmente expeliram uma nova atmosfera, enchendo o ar com dióxido de carbono, agua, e nitrogênio. Nos próximos bilhões de anos, a vida bacteriana mais antiga consumiu esse dióxido de carbono e, em troca, liberou metano e oxigênio na atmosfera. A Terra também desenvolveu um campo magnético, que ajudou a protegê-lo do Sol, permitindo que nossa atmosfera se transforme no ar rico em oxigênio e nitrogênio que respiramos hoje.

"Tivemos sorte que a atmosfera da Terra sobreviveu a tempos terríveis, "disse Vladimir Airapetian, um heliofísico e astrobiólogo sênior de Goddard que estuda como o clima espacial afeta a habitabilidade dos planetas terrestres. Airapetian trabalhou com Saxena e Killen no estudo inicial do Sun.

Se nosso Sol tivesse girado rapidamente, teria estourado com superflares 10 vezes mais fortes do que qualquer outro na história registrada, pelo menos 10 vezes ao dia. Mesmo o campo magnético da Terra não teria sido suficiente para protegê-la. As rajadas do Sol teriam dizimado a atmosfera, reduzindo a pressão do ar tanto que a Terra não reteria água líquida. "Poderia ter sido um ambiente muito mais hostil, "Saxena notou.

Mas o Sol girou em um ritmo ideal para a Terra, que prosperou sob a estrela inicial. Vênus e Marte não tiveram tanta sorte. Vênus já foi coberto por oceanos de água e pode ter sido habitável. Mas devido a muitos fatores, incluindo a atividade solar e a falta de um campo magnético gerado internamente, Vênus perdeu seu hidrogênio - um componente crítico da água. Como resultado, seus oceanos evaporaram nos primeiros 600 milhões de anos, de acordo com estimativas. A atmosfera do planeta tornou-se espessa com dióxido de carbono, uma molécula pesada que é mais difícil de soprar. Essas forças levaram a um efeito estufa descontrolado que mantém Vênus em um escaldante 864 graus Fahrenheit (462 graus Celsius), quente demais para a vida.

Marte, mais longe do Sol do que a Terra, parece estar mais seguro de explosões estelares. Ainda, tinha menos proteção do que a Terra. Devido em parte ao fraco campo magnético do Planeta Vermelho e à baixa gravidade, o primeiro Sol gradualmente foi capaz de soprar seu ar e água. Por cerca de 3,7 bilhões de anos atrás, a atmosfera marciana tornou-se tão fina que a água líquida evaporou imediatamente para o espaço. (A água ainda existe no planeta, congelados nas calotas polares e no solo.)

Depois de influenciar o curso da vida (ou a falta dela) nos planetas internos, o envelhecimento do Sol diminuiu gradativamente seu ritmo e continua a fazê-lo. Hoje, gira uma vez a cada 27 dias, três vezes mais lento do que na infância. O giro mais lento o torna muito menos ativo, embora o Sol ainda tenha explosões violentas ocasionalmente.

Explorando a Lua, Testemunha da Evolução do Sistema Solar Para aprender sobre o Sol primitivo, Saxena disse, você não precisa olhar além da Lua, um dos artefatos mais bem preservados do jovem sistema solar.

"A razão pela qual a Lua acaba sendo um calibrador realmente útil e uma janela para o passado é que ela não tem uma atmosfera incômoda e nenhuma placa tectônica ressurgindo na crosta, "ele disse." Então, como resultado, Você pode dizer, 'Ei, se partículas solares ou qualquer outra coisa o atingirem, o solo da Lua deve mostrar evidências disso. '"

Amostras da Apollo e meteoritos lunares são um ótimo ponto de partida para sondar o início do sistema solar, mas eles são apenas pequenas peças em um grande e misterioso quebra-cabeça. As amostras são de uma pequena região perto do equador lunar, e os cientistas não podem dizer com certeza de onde os meteoritos vieram da Lua, o que torna difícil colocá-los no contexto geológico.

Uma vez que o Pólo Sul é o lar das crateras permanentemente sombreadas, onde esperamos encontrar o material mais bem preservado na Lua, incluindo água congelada, A NASA pretende enviar uma expedição humana à região até 2024.

Se os astronautas puderem obter amostras de solo lunar da região mais ao sul da Lua, poderia oferecer mais evidências físicas da taxa de rotação do bebê Sun, disse Airapetian, que suspeita que as partículas solares teriam sido desviadas pelo antigo campo magnético da Lua 4 bilhões de anos atrás e depositadas nos pólos:"Então, você esperaria - embora nunca tenhamos olhado para isso - que a química dessa parte da Lua, aquele exposto ao jovem Sol, seriam muito mais alteradas do que as regiões equatoriais. Portanto, há muita ciência a ser feita lá. "