A maioria dos meteoritos que pousaram na Terra são fragmentos de planetesimais, os primeiros corpos protoplanetários do sistema solar. Os cientistas pensaram que esses corpos primordiais derreteram completamente no início de sua história ou permaneceram como pilhas de entulho não derretido.

Mas uma família de meteoritos confundiu os pesquisadores desde sua descoberta na década de 1960. Os diversos fragmentos, encontrados em todo o mundo, parecem ter se separado do mesmo corpo primordial, e, no entanto, a composição desses meteoritos indica que seu pai deve ter sido uma quimera intrigante que estava derretida e não derretida.

Agora, pesquisadores do MIT e de outros lugares determinaram que o corpo-pai desses meteoritos raros era de fato um multicamadas, objeto diferenciado que provavelmente tinha núcleo metálico líquido. Este núcleo era substancial o suficiente para gerar um campo magnético que pode ter sido tão forte quanto o campo magnético da Terra é hoje.

Seus resultados, publicado no jornal Avanços da Ciência , sugerem que a diversidade dos primeiros objetos do sistema solar pode ter sido mais complexa do que os cientistas supunham.

"Este é um exemplo de um planetesimal que deve ter camadas derretidas e não derretidas. Ele incentiva pesquisas por mais evidências de estruturas planetárias compostas, "diz a autora principal Clara Maurel, um estudante de pós-graduação no Departamento da Terra do MIT, Atmosférico, e Ciências Planetárias (EAPS). "Compreendendo todo o espectro de estruturas, de não derretido a totalmente derretido, é a chave para decifrar como os planetesimais se formaram no início do sistema solar. "

Os co-autores de Maurel incluem o professor da EAPS Benjamin Weiss, junto com colaboradores da Oxford University, Universidade de Cambridge, a Universidade de Chicago, Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, e o Southwest Research Institute.

Ferros estranhos

O sistema solar se formou há cerca de 4,5 bilhões de anos como um redemoinho de gás superaquecido e poeira. À medida que este disco resfriava gradualmente, pedaços de matéria colidiram e se fundiram para formar corpos progressivamente maiores, como planetesimais.

A maioria dos meteoritos que caíram na Terra têm composições que sugerem que eles vieram de planetesimais primitivos que eram de dois tipos:derretido, e não derretido. Ambos os tipos de objetos, cientistas acreditam, teria se formado relativamente rápido, em menos de alguns milhões de anos, no início da evolução do sistema solar.

Se um planetesimal se formou nos primeiros 1,5 milhões de anos do sistema solar, elementos radiogênicos de vida curta podem ter derretido o corpo inteiramente devido ao calor liberado por sua decomposição. Planetesimais não derretidos podem ter se formado mais tarde, quando seu material tinha menor quantidade de elementos radiogênicos, insuficiente para derreter.

Tem havido pouca evidência no registro de meteorito de objetos intermediários com composições derretidas e não derretidas, exceto por uma rara família de meteoritos chamada ferros IIE.

"Esses ferros IIE são meteoritos estranhos, "Weiss diz." Eles mostram evidências de serem de objetos primordiais que nunca derreteram, e também evidências de vir de um corpo que está completamente ou pelo menos substancialmente derretido. Não sabemos onde colocá-los, e foi isso que nos fez focalizá-los. "

Bolsos magnéticos

Os cientistas descobriram anteriormente que meteoritos IIE derretidos e não derretidos se originavam do mesmo planetesimal antigo, que provavelmente tinha uma crosta sólida cobrindo um manto líquido, como a Terra. Maurel e seus colegas se perguntaram se o planetesimal também pode ter abrigado um metal, núcleo derretido.

"Este objeto derreteu o suficiente para que o material afundasse no centro e formasse um núcleo metálico como o da Terra?" Maurel diz. "Essa era a peça que faltava na história desses meteoritos."

A equipe concluiu que, se o planetesimal hospedasse um núcleo metálico, poderia muito bem ter gerado um campo magnético, semelhante à forma como o núcleo líquido agitado da Terra produz um campo magnético. Um campo tão antigo poderia ter feito com que os minerais no planetesimal apontassem na direção do campo, como uma agulha em uma bússola. Certos minerais poderiam ter mantido esse alinhamento por bilhões de anos.

Maurel e seus colegas se perguntaram se poderiam encontrar esses minerais em amostras de meteoritos IIE que caíram na Terra. Eles obtiveram dois meteoritos, que eles analisaram para um tipo de mineral de ferro-níquel conhecido por suas propriedades excepcionais de registro de magnetismo.

A equipe analisou as amostras usando a fonte de luz avançada do Lawrence Berkeley National Laboratory, que produz raios-X que interagem com grãos minerais em escala nanométrica, de uma forma que pode revelar a direção magnética dos minerais.

Com certeza, os elétrons dentro de uma série de grãos foram alinhados em uma direção semelhante - evidência de que o corpo-pai gerou um campo magnético, possivelmente até várias dezenas de microtesla, que é sobre a força do campo magnético da Terra. Depois de descartar fontes menos plausíveis, a equipe concluiu que o campo magnético foi provavelmente produzido por um núcleo metálico líquido. Para gerar tal campo, eles estimam que o núcleo deve ter pelo menos várias dezenas de quilômetros de largura.

Esses planetesimais complexos com composição mista (ambos derretidos, na forma de um núcleo líquido e manto, e não derretido na forma de uma crosta sólida), Maurel diz, provavelmente teria levado vários milhões de anos para se formar - um período de formação mais longo do que o que os cientistas presumiam até recentemente.

Mas de onde vieram os meteoritos no corpo original? Se o campo magnético foi gerado pelo núcleo do corpo parental, isso significaria que os fragmentos que finalmente caíram na Terra não poderiam ter vindo do próprio núcleo. Isso porque um núcleo líquido apenas gera um campo magnético enquanto ainda está agitado e quente. Quaisquer minerais que teriam registrado o campo antigo devem ter feito isso fora do núcleo, antes que o próprio núcleo esfriasse completamente.

Trabalhando com colaboradores da Universidade de Chicago, a equipe fez simulações em alta velocidade de vários cenários de formação para esses meteoritos. Eles mostraram que era possível que um corpo com um núcleo líquido colidisse com outro objeto, e para esse impacto desalojar o material do núcleo. Esse material então migraria para bolsões próximos à superfície de onde os meteoritos se originaram.

"Conforme o corpo esfria, os meteoritos nessas bolsas vão imprimir esse campo magnético em seus minerais. Em algum ponto, o campo magnético irá decair, mas a marca permanecerá, "Maurel diz." Mais tarde, este corpo vai sofrer muitas outras colisões até as colisões finais que colocarão esses meteoritos na trajetória da Terra. "

Era um planetesimal tão complexo um outlier no início do sistema solar, ou um de tantos objetos diferenciados? A resposta, Weiss diz, pode estar no cinturão de asteróides, uma região povoada por remanescentes primordiais.

"A maioria dos corpos no cinturão de asteróides aparecem não derretidos em sua superfície, "Weiss diz." Se eventualmente formos capazes de ver os asteróides dentro, podemos testar essa ideia. Talvez alguns asteróides estejam derretidos por dentro, e corpos como este planetesimal são realmente comuns. "