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 destroços ejetados durante a colisão, que se tornou a lua. Geofísicos planetários do Centro Aeroespacial Alemão (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), liderado por Maxime Maurice, junto com pesquisadores da Universidade de Münster, usaram um novo modelo numérico para reconstruir o momento em que o evento ocorreu - 4,425 bilhões de anos atrás. As suposições anteriores sobre a formação da lua foram baseadas em uma idade de 4,51 bilhões de anos - que, é 85 milhões de anos antes do que os novos cálculos revelam. Os cientistas relataram suas descobertas em Avanços da Ciência .

Quatro bilhões e meio de anos atrás, o sistema solar ainda era caótico. A Terra ainda estava crescendo até seu tamanho atual, coleta de matéria na forma dos chamados planetesimais. Estes haviam se formado anteriormente no disco de poeira e gás orbitando o sol nascente. A jovem Terra consolidada, ficando cada vez mais quente por dentro. Cada vez mais, grandes partes do manto rochoso derreteram e formaram um oceano de magma. Foi nessa época que a Terra ganhou o satélite natural que continua orbitando ao seu redor até hoje. Uma colisão cósmica massiva entre a Terra e um protoplaneta ejetou rocha da jovem Terra. Eventualmente, esses detritos aglomeraram-se 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 não sobre o momento em que ocorreu. "Os resultados de nossa última modelagem sugerem que a jovem Terra foi atingida por um protoplaneta cerca de 140 milhões de anos após o nascimento do sistema solar, 4.567 bilhões de anos atrás, "diz Maxime Maurice, resumindo as investigações da equipe. "De acordo com nossos cálculos, isso aconteceu 4,425 bilhões de anos atrás - com uma incerteza de 25 milhões de anos - e a lua nasceu. "

Naquela hora, A Terra acabava de se desenvolver em um planeta. Durante este desenvolvimento, os pesados ​​componentes metálicos afundaram em seu centro e formaram um núcleo de ferro e níquel, que era cercado por um manto espesso de rochas de silicato. As rochas do manto ficaram cada vez mais quentes devido ao processo de acreção e decadência 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 alvo planetário causou a formação da lua

Nesta fase, A Terra foi atingida por Theia, um protoplaneta que talvez fosse do tamanho de Marte. Theia era um dos titãs da mitologia grega, e a mãe da deusa da lua Selene. Nos primeiros dias do sistema solar, haveria muitos corpos desse tipo. Alguns foram ejetados do sistema solar, enquanto outros foram destruídos por colisões com outros corpos. Theia, Contudo, atingiu a Terra e causou a ejeção de uma quantidade tão grande de material do manto do planeta que a lua foi capaz de se formar a partir dele. Durante este impacto violento, formou-se um oceano de magma com vários milhares de quilômetros de profundidade. Hoje, nenhum traço de Theia permanece após esta colisão.

Reconstruir como a formação da lua foi desencadeada por este evento requer muita imaginação e criatividade. A colisão dos dois corpos, com sua enorme energia, também vaporizou uma grande quantidade de rocha do manto primitivo da Terra. Este foi ejetado e coletado em um anel de poeira ao redor da Terra antes de ser remontado lá para formar a rocha. "Disto, 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 co-autor do estudo.

A rocha lunar mais antiga não é velha o suficiente

Os cientistas concordam amplamente sobre a história da formação da lua. Contudo, eles não foram capazes de datar exatamente, já que nenhuma das rochas lunares trazidas à Terra pelos astronautas das seis missões Apollo e das três missões robóticas Soviéticas Luna registram diretamente a idade do satélite natural da Terra. Pesquisadores do 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, outro co-autor do estudo, descrevendo a seqüência cronológica de eventos.

Não foi apenas a Terra que teve um oceano de magma em sua juventude. A energia adquirida com o acréscimo também levou à formação de um oceano de magma na lua. A lua derreteu quase completamente e, similarmente à Terra, foi coberto por um oceano de magma com mais de 1000 quilômetros de profundidade. Este oceano de magma rapidamente começou a se solidificar e formou uma crosta flutuante, cristais leves na superfície - sua 'interface' com o espaço frio. Mas sob esta crosta isolante, que desacelerou o resfriamento e a solidificação do oceano de magma, a lua permaneceu derretida por muito tempo. Até agora, os cientistas não conseguiram determinar quanto tempo levou para o oceano de magma cristalizar completamente, é por isso que eles não puderam 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 em rocha do manto, "diz Maxime Maurice." A escala de tempo é muito mais longa do que calculada em estudos anteriores, "acrescenta Nicola Tosi, colega do DLR, segundo autor do estudo e orientador do doutorado de Maxime Maurice. tese, que foi a base para este relatório científico condensado. "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 de silicato ricos em magnésio e ferro que se formaram durante a solidificação do oceano de magma mudou ao longo do tempo. Os pesquisadores descobriram uma mudança drástica na composição do oceano de magma remanescente à medida que a solidificação progredia.

Essa descoberta é significativa porque permitiu aos autores relacionar a formação de diferentes tipos de rocha na lua a um determinado 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 de nosso modelo, fomos capazes de rastrear a evolução do oceano de volta ao seu ponto de partida, o 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. A idade exata da lua está em notável acordo com uma idade previamente determinada para a formação do núcleo metálico da Terra com o método de urânio-chumbo, o ponto em que a formação do planeta Terra foi concluída. “Esta é a primeira vez que a idade da lua pode estar diretamente ligada a um evento que ocorreu bem no final da formação da Terra, ou seja, a formação do núcleo, "diz Thorsten Kleine do Instituto de Planetologia da Universidade de Münster.