Antes da formação da Terra e de outros planetas, o jovem sol ainda estava cercado por gás e poeira cósmicos. Ao longo dos milênios, fragmentos de rocha de vários tamanhos se formaram a partir da poeira. Muitos deles se tornaram blocos de construção para os planetas posteriores. Outros não se tornaram parte de um planeta e ainda orbitam o sol hoje, por exemplo, como asteróides no cinturão de asteróides.
Pesquisadores da ETH Zurich e do Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR) PlanetS, em colaboração com uma equipe internacional, analisaram amostras de ferro dos núcleos desses asteroides que pousaram na Terra como meteoritos. Ao fazer isso, eles desvendaram parte de sua história inicial durante a época em que os planetas se formaram. Suas descobertas foram publicadas na revista Nature Astronomy .

Testemunhas do início do sistema solar

“Estudos científicos anteriores mostraram que os asteroides no sistema solar permaneceram relativamente inalterados desde sua formação, bilhões de anos atrás”, explica Alison Hunt, principal autora do estudo e pesquisadora do ETH Zurich e do NCCR PlanetS. “Eles, portanto, são um arquivo, no qual as condições do sistema solar inicial são preservadas”, diz Hunt.

Mas para desbloquear esse arquivo, os pesquisadores tiveram que preparar e examinar minuciosamente o material extraterrestre. A equipe coletou amostras de 18 meteoritos de ferro diferentes, que já fizeram parte dos núcleos metálicos de asteroides. Para realizar sua análise, eles tiveram que dissolver as amostras para poder isolar os elementos Paládio, Prata e Platina para sua análise detalhada. Com a ajuda de um espectrômetro de massa, eles mediram a abundância de diferentes isótopos desses elementos. Isótopos são átomos distintos de determinados elementos, neste caso Paládio, Prata e Platina, que compartilham o mesmo número de prótons em seus núcleos, mas variam no número de nêutrons.

Nos primeiros milhões de anos do nosso sistema solar, os núcleos de asteroides metálicos foram aquecidos pelo decaimento radioativo de isótopos. À medida que começaram a esfriar, um isótopo específico de prata produzido pelo decaimento radioativo começou a se acumular. Ao medir as atuais proporções de isótopos de prata dentro dos meteoritos de ferro, os pesquisadores puderam determinar quando e com que rapidez os núcleos de asteroides esfriaram.

Os resultados mostraram que o resfriamento foi rápido e provavelmente ocorreu devido a colisões severas com outros corpos, que romperam o manto rochoso isolante dos asteroides e expuseram seus núcleos metálicos ao frio do espaço. Embora o resfriamento rápido tenha sido indicado por estudos anteriores baseados em medições de isótopos de prata, o momento permaneceu incerto.

"Nossas medições adicionais de abundâncias de isótopos de platina nos permitiram corrigir as medições de isótopos de prata para distorções causadas pela irradiação cósmica das amostras no espaço. Assim, fomos capazes de datar o tempo das colisões com mais precisão do que nunca", relata Hunt. “E para nossa surpresa, todos os núcleos de asteroides que examinamos foram expostos quase simultaneamente, dentro de um período de 7,8 a 11,7 milhões de anos após a formação do sistema solar”, diz o pesquisador.

As colisões quase simultâneas dos diferentes asteroides indicaram à equipe que esse período deve ter sido uma fase muito instável do sistema solar. “Tudo parece estar se encaixando naquela época”, diz Hunt. "E queríamos saber por quê", acrescenta ela.

Do laboratório à nebulosa solar

A equipe considerou diferentes causas, combinando seus resultados com os das mais recentes e sofisticadas simulações de computador do desenvolvimento do sistema solar. Together, these sources could narrow down the possible explanations.

"The theory that best explained this energetic early phase of the solar system indicated that it was caused primarily by the dissipation of the so-called solar nebula," study co-author, NCCR PlanetS member and Professor of Cosmochemistry at the ETH Zurich, Maria Schönbächler explains. "This solar nebula is the remainder of gas that was left over from the cosmic cloud out of which the Sun was born. For a few million years, it still orbited the young Sun until it was blown away by solar winds and radiation," Schönbächler says

While the nebula was still around, it slowed down the objects orbiting the sun in it—similar to how air resistance slows a moving car. After the nebula had disappeared, so the researchers suggest, the lack of gas drag allowed the asteroids to accelerate and collide into each other—like bumper cars that were turned to turbo-mode.

"Our work illustrates how improvements in laboratory measurement techniques allow us to infer key processes that took place in the early solar system—like the likely time by which the solar nebula had gone. Planets like the Earth were still in the process of being born at that time. Ultimately, this can help us to better understand how our own planets were born, but also give us insights into others outside our solar system," Schönbächler concludes. + Explorar mais

Stardust from red giants