O sol nasceu quando uma densa nuvem de gás entrou em colapso há 4,6 bilhões de anos
A região dos Penhascos Cósmicos do universo é considerada um foco de formação de novas estrelas. Crédito:NASA/Telescópio Espacial James Webb Embora o próximo eclipse solar total seja um momento especial para refletir sobre o nosso lugar no universo, os cientistas estudam há muito tempo o nascimento do Sol e a formação do nosso sistema solar.
Nosso sistema solar hoje é composto principalmente por uma estrela central – o Sol – junto com um sistema solar interno com planetas rochosos e um sistema solar externo com planetas gigantes de gás e gelo. No entanto, nem sempre foi assim.
Como o sol foi formado?
Nosso sistema solar se formou a partir do colapso gravitacional de uma nuvem molecular gigante “densa” de gás e poeira, composta principalmente de hidrogênio, um pouco de hélio e cerca de um por cento de elementos mais pesados. Após o colapso da nuvem, a maior parte da massa concentrou-se no centro, criando o nosso sol.
A estrela continuou a contrair-se até atingir o seu tamanho e densidade finais. A fusão do hidrogênio acendeu o núcleo do Sol, fazendo com que a estrela emitisse luz e calor.
Em torno do Sol, as sobras – cerca de 0,5 a 1% da massa do Sol – criaram um disco protoplanetário, onde os planetas se formaram posteriormente.
Os discos protoplanetários em processo de formação de planetas não são apenas teoria – eles já foram observados, como o disco em torno de HL Tauri, uma estrela jovem com anéis e lacunas que são prováveis sinais de formação de planetas.
Temos uma boa ideia de quando ocorreu esse colapso no nosso sistema solar porque podemos analisar os primeiros (ou mais antigos) sólidos que se condensaram a partir do gás do disco protoplanetário. Esta análise detalhada só é possível no nosso sistema solar, uma vez que não podemos recolher diretamente material de outros sistemas solares.
Esses fragmentos sólidos, chamados de inclusões ricas em cálcio-alumínio (CAIs), foram encontrados em alguns dos meteoritos mais antigos e datados de 4.567,3 milhões de anos. Foi quando o nosso sistema solar surgiu e fornece a idade para o nascimento do nosso sol.
Fábricas de elementos
Nuvens moleculares muito densas podem entrar em colapso devido à sua própria gravidade. No entanto, o colapso da nossa nebulosa protosolar foi provavelmente desencadeado pela perturbação da onda de choque de uma estrela massiva em explosão, chamada supernova. Esta onda de choque comprimiu a nuvem molecular o suficiente para começar a colapsá-la e formar uma estrela central e um disco planetário ao seu redor.
Análises de inclusões ricas em cálcio e alumínio indicam que o Sol tem 4.567,3 milhões de anos. Crédito:NASA/JPL-Caltech/GSFC/JAXA
A evidência para esta hipótese é encontrada na composição isotópica de alguns elementos químicos em grãos pré-solares. Os grãos pré-solares são minúsculos minerais de carboneto de silício (com menos de um micrômetro de tamanho) e podem ser encontrados em partes por milhão em alguns meteoritos. Estes grãos pré-solares têm composições isotópicas que não podem ser explicadas por processos químicos ou físicos que ocorrem no nosso sistema solar, e são melhor explicadas pela formação destes grãos noutros locais.
A composição isotópica dos grãos pré-solares implica que, após a supernova, estes grãos viajaram para o espaço e ficaram presos na nossa nuvem molecular, que depois entrou em colapso, mantendo esses grãos dentro dos meteoritos que estudamos hoje.
Quanto mais velho é o Sol que a Terra?
A idade de 4.567 milhões de anos encontrada para os CAIs é frequentemente usada como a idade da Terra. No entanto, após a formação dos CAIs, provavelmente demorou dezenas a algumas centenas de milhões de anos para a Terra se formar. Embora tenhamos determinado a idade do nosso sistema solar com muita precisão, ainda persistem debates sobre a idade do nosso próprio planeta Terra.
O desafio vem do fato de a Terra ser um planeta ativo e muito eficiente na reciclagem e reelaboração de suas rochas mais antigas, redefinindo suas informações geocronológicas.
Mais de 98 por cento da massa da proto-Terra já poderia ter sido fundida no momento em que um impacto gigante atingiu a proto-Terra. Esse impacto gigante adicionou os 2% restantes à Terra e também levou à formação da nossa lua.
O impacto gigante, que ocorreu entre 70 e 120 milhões de anos após a formação dos CAIs, poderia fornecer a melhor determinação da idade da Terra. Estimativas independentes de idade também podem ser obtidas estimando o momento da solidificação do oceano de magma da Terra, uma consequência do impacto gigante que forma a lua.
Estudos que tentam determinar o momento da solidificação do oceano de magma fornecem idades entre 100 e 150 milhões de anos após o nascimento do sol.
O próximo eclipse solar total é uma oportunidade para todos apreciarem as maravilhas do nosso sistema solar, que levou cerca de 4,6 mil milhões de anos a evoluir.
É realmente uma coincidência cósmica que eclipses solares totais possam ser vistos na Terra:o Sol é cerca de 400 vezes maior que a Lua, que está 400 vezes mais próxima que o Sol.
Se você estivesse em Marte ou Vênus, não teria a sorte de testemunhar esse fenômeno!
Johanna Teske, da Carnegie Institution for Science, contribuiu para escrever este artigo. Ela é cientista da equipe e pesquisa as composições de exoplanetas.
