Embora a Terra tenha sido estudada em detalhes há muito tempo, algumas questões fundamentais ainda precisam ser respondidas. Uma delas diz respeito à formação do nosso planeta, sobre cujos primórdios os pesquisadores ainda não estão claros. Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela ETH Zurich e pelo Centro Nacional de Competência em Pesquisa PlanetS está agora propondo uma nova resposta a essa pergunta com base em experimentos de laboratório e simulações de computador. Os pesquisadores publicaram seu estudo na revista Nature Astronomy .
Uma discrepância inexplicável

"A teoria predominante em astrofísica e cosmoquímica é que a Terra se formou a partir de asteróides condríticos. Estes são relativamente pequenos e simples blocos de rocha e metal que se formaram no início do sistema solar", explica o principal autor do estudo, Paolo Sossi, Professor de Experimental. Planetologia na ETH Zurique. "O problema com essa teoria é que nenhuma mistura desses condritos pode explicar a composição exata da Terra, que é muito mais pobre em elementos leves e voláteis, como hidrogênio e hélio, do que esperávamos."

Várias hipóteses foram apresentadas ao longo dos anos para explicar essa discrepância. Por exemplo, postulou-se que as colisões dos objetos que mais tarde formaram a Terra geraram enormes quantidades de calor. Isso vaporizou os elementos leves, deixando o planeta em sua composição atual.

No entanto, Sossi está convencido de que essas teorias se tornam implausíveis assim que você mede a composição isotópica dos diferentes elementos da Terra:"Todos os isótopos de um elemento químico têm o mesmo número de prótons, embora diferentes números de nêutrons. mais leve e, portanto, deveria poder escapar mais facilmente.Se a teoria da vaporização por aquecimento estivesse correta, encontraríamos hoje menos desses isótopos de luz na Terra do que nos condritos originais.Mas é exatamente isso que as medições dos isótopos não mostram. "

Um caldeirão cósmico

A equipe de Sossi procurou, portanto, outra solução. "Modelos dinâmicos com os quais simulamos a formação de planetas mostram que os planetas em nosso sistema solar se formaram progressivamente. Pequenos grãos cresceram ao longo do tempo em planetesimais do tamanho de quilômetros, acumulando cada vez mais material por meio de sua atração gravitacional", explica Sossi. Semelhante aos condritos, os planetesimais também são pequenos corpos de rocha e metal. Mas, ao contrário dos condritos, eles foram aquecidos o suficiente para se diferenciarem em um núcleo metálico e um manto rochoso. "Além disso, os planetesimais que se formaram em diferentes áreas ao redor do jovem sol ou em momentos diferentes podem ter composições químicas muito diferentes", acrescenta Sossi. A questão agora é se a combinação aleatória de diferentes planetesimais realmente resulta em uma composição que combina com a da Terra.

Para descobrir, a equipe fez simulações nas quais milhares de planetesimais colidiram uns com os outros no início do sistema solar. Os modelos foram desenhados de tal forma que, ao longo do tempo, foram reproduzidos corpos celestes que correspondem aos quatro planetas rochosos Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. As simulações mostram que uma mistura de muitos planetesimais diferentes pode realmente levar à composição efetiva da Terra. Além disso, a composição da Terra é o resultado estatisticamente mais provável dessas simulações.

Um modelo para outros planetas

"Apesar de suspeitarmos, ainda achamos esse resultado muito notável", lembra Sossi. “Agora não temos apenas um mecanismo que explica melhor a formação da Terra, mas também temos uma referência para explicar a formação dos outros planetas rochosos”, diz o pesquisador. O mecanismo poderia ser usado, por exemplo, para prever como a composição de Mercúrio difere da de outros planetas rochosos. Ou como exoplanetas rochosos de outras estrelas podem ser compostos.

"Nosso estudo mostra como é importante considerar tanto a dinâmica quanto a química ao tentar entender a formação planetária", observa Sossi. "Espero que nossas descobertas levem a uma colaboração mais próxima entre pesquisadores nesses dois campos". + Explorar mais

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