Vamos começar no início. Antes dos humanos, antes da Terra, antes que qualquer um dos planetas existisse, havia planetas bebês - planetesimais. Coalescida da poeira explodida pela nebulosa solar, essas bolhas de material tinham apenas alguns quilômetros de diâmetro. Breve, eles também se agregaram devido à gravidade para formar os planetas rochosos na parte mais interna do sistema solar, deixando os primeiros detalhes sobre esses planetesimais para a imaginação.

Sua identidade misteriosa é complicada pelo fato de que Mercúrio, Vênus, Terra, e Marte são todos diferentes na composição química. Como um liquidificador que mistura os ingredientes de um bolo, A Terra sofreu algum rearranjo, em grande parte devido ao vulcanismo e placas tectônicas que deslocam elementos para dentro e para fora do interior, que obscurece ainda mais as informações sobre quais poderiam ter sido os ingredientes originais, e suas proporções.

Agora, um par de cientistas do MIT no Departamento da Terra, As Ciências Atmosféricas e Planetárias (EAPS) revelaram algumas informações importantes sobre esses planetesimais ao recriar em laboratório os primeiros magmas que esses objetos podem ter produzido na infância do sistema solar. E ao que parece, há evidências físicas desses magmas em meteoritos, adicionando validação às suas afirmações.

"Esta formação e diferenciação desses planetesimais é um passo importante em como você faz os planetas terrestres internos, e estamos apenas começando a desvendar essa história, "diz R R Schrock Professor de Geologia Timothy Grove, autor sênior do estudo, publicado em uma trilogia de artigos em periódicos Geochimica et Cosmochimica Acta e Meteorítica e ciência planetária .

Teasers de meteorito

Pequenos pedaços de evidência dos blocos de construção planetários do sistema solar existem até hoje em meteoritos, que se encaixam em duas categorias principais. Os condritos são feitos de material original e são o tipo mais comum. Os acondritos vêm de corpos pais que passaram por algum tipo de modificação - e compreender essas modificações ajuda a explicar os processos que formam e crescem os planetas.

Ureilitas, o segundo grupo mais abundante de acondritos, foram o objeto original desta investigação. Mas rápido, os pesquisadores perceberam que suas descobertas também poderiam ser aplicadas em outros lugares.

Graças a uma série de experimentos projetados para corrigir erros em técnicas anteriores, Grove e o autor principal Max Collinet Ph.D. 19 descobriu um novo ângulo. "Nós realmente queremos entender algo sobre um pequeno grupo de meteoritos que pode parecer obscuro para muitas pessoas, "diz Collinet sobre sua pesquisa de doutorado." Mas então, quando fizemos esses experimentos, percebemos que os derretimentos que estávamos produzindo têm muitas implicações para muitos outros blocos de construção planetários. "

Isso inclui a origem do tipo mais abundante de meteoritos acondríticos, chamados eucrites, presume-se que venha de Vesta, o segundo maior corpo do cinturão de asteróides. Isso aconteceu porque em 1970, um pesquisador do MIT descobriu que Vesta era feito do mesmo tipo de rocha basáltica. "Tínhamos todas essas lavas basálticas da superfície de Vesta, e basicamente todo mundo presumiu que é o que acontece quando você derrete esses corpos, "explica Grove. Mas recentemente, outros estudos derrubaram essa hipótese, deixando a pergunta:Quais foram os primeiros derretimentos formados nos planetesimais?

Fazendo planetas minúsculos

“O que percebemos é que não sabíamos realmente qual era a composição dos primeiros magmas produzidos em qualquer planetesimal, muito menos aquele em que estávamos interessados ​​- o corpo-mãe dos ureilitas, "diz Collinet sobre os resultados de seus novos métodos experimentais.

Em estudos anteriores, usando uma configuração experimental típica de "sistema aberto" que mantinha os baixos níveis de oxigênio esperados dentro de um planetesimal, muitos dos elementos alcalinos altamente reativos - sódio e potássio - poderiam escapar.

Grove e Collinet tiveram que trabalhar juntos para realizar os experimentos usando um dispositivo exclusivo do MIT que mantinha o sistema "fechado" e retinha todos os álcalis. Eles carregaram uma pequena cápsula de metal de alguns milímetros quadrados com os mesmos elementos químicos que podem estar presentes em um planetesimal e o submeteram a condições de baixo oxigênio, temperaturas de derretimento de rochas, e pressões esperadas no interior de corpos relativamente pequenos. Assim que essas condições forem atendidas, o magma da amostra foi congelado - conforme registrado em seus métodos - "batendo" na máquina com uma chave inglesa para garantir que sua cápsula se soltasse, caindo para a temperatura ambiente rapidamente.

Analisando o magma, resfriado em um copo, foi complicado. Porque eles estavam procurando o início do derretimento, as piscinas dentro das amostras eram bastante pequenas. Foram necessários alguns ajustes em seus procedimentos para que todas as pequenas piscinas se combinassem em um bolso maior. Assim que puderam medir as amostras, a dupla ficou chocada com as implicações do que encontraram.

"Não tínhamos ideia de que iríamos produzir esse material. Foi totalmente inesperado, "Grove maravilhas." Este material "era um granito rico em álcalis - de cor clara, composição rica em sílica, como você pode ver em uma bancada de cozinha, na extremidade oposta do espectro do tipo de rocha do pobre em álcali, Basaltos pobres em sílica em Vesta - como os formados a partir da lava no Havaí.

"Collinet e Grove mostram que ideias anteriores sobre as composições dos primeiros derretimentos em nosso sistema solar, ~ 4,6 bilhões de anos atrás, pode ter estado incorreto porque o registro dos primeiros processos foi obscurecido pela atividade geológica em tempos mais recentes, "diz Cyrena Goodrich, um cientista pesquisador sênior do Instituto Lunar e Planetário da Associação de Pesquisas Espaciais das Universidades, que não participou da pesquisa. "Esses resultados terão aplicações em uma ampla gama de tópicos em geologia e ciências planetárias e influenciarão substancialmente os trabalhos futuros."

Esses resultados surpreendentes quase corresponderam aos derretimentos medidos em muitas amostras de meteoritos naturais. Adicionalmente, a dupla tinha aprendido algo sobre os misteriosos álcalis ausentes nos planetas rochosos e as diferenças entre a Terra, Marte, Vênus e Mercúrio.

Reimaginando o começo

Anteriormente, foi assumido que as dissimilaridades entre os planetas terrestres surgiram durante a dispersão inicial de elementos na nebulosa solar e relacionadas à forma como esses elementos se condensaram dos gases em sólidos.

"Agora temos outra maneira, "diz Grove. Com o derretimento hospedando muitos álcalis, bastaria algum método de remoção do fundido para deixar os planetesimais residuais esgotados em potássio e sódio.

O próximo passo será determinar como esses fundidos podem ser extraídos do interior dos planetesimais, dado que os impulsionadores do movimento do magma na Terra provavelmente não seriam os mesmos nesses corpos planetários. Na verdade, migração de elementos nos primeiros planetas, como a formação de núcleos de metal, é uma vasta área desconhecida que a dupla de cientistas está ansiosa para continuar explorando.

Devido à incapacidade de observar o que realmente aconteceu no estabelecimento do sistema solar, as surpresas expostas por este estudo são um passo significativo. "Trazemos novas pistas sobre como a nebulosa criou esses corpos, "resume Collinet, que agora é pós-doutorado na Alemanha, trabalhando na compreensão das camadas abaixo da crosta externa de Marte. De uma pequena cápsula em um laboratório no campus do MIT ou de uma gota microscópica de derretimento em um meteorito, é possível revelar uma visão sobre o nascimento de um vasto planeta.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.