Um dos problemas fundamentais da ciência planetária é tentar determinar como os corpos planetários no sistema solar interno se formaram e evoluíram. Um novo modelo de computador sugere que objetos enormes - alguns tão grandes quanto os objetos do Cinturão de Kuiper, como Plutão e Eris - provavelmente atingiram a Terra, a Lua e Marte durante os estágios finais da formação planetária, trazendo metais pesados para as superfícies planetárias. Este modelo - criado por vários pesquisadores de todo o Instituto de Ciências Lunares da NASA - surpreendentemente aborda muitos quebra-cabeças diferentes em todo o Sistema Solar, como como a Terra pode reter amantes de metais, elementos como ouro e platina encontrados em seu manto, como o interior do Lua poderia realmente estar molhada, e a estranha distribuição nos tamanhos dos asteróides.
"A maioria das evidências do que aconteceu durante os estágios finais da formação planetária foi apagada ao longo do tempo", disse Bill Bottke, do Southwest Research Institute, que liderou a equipe de pesquisa. "A trilha que seguimos nesses mundos é bastante fria e poder extrair mais informações do que temos e responder a alguns problemas de longa data é bastante emocionante".
Bottke disse à Space Magazine que a história contada neste novo modelo "não é tão complicada quanto parece à primeira vista", disse ele. "Ele inclui muitos conceitos juntos e alguns deles já existem há algum tempo."
Bottke e sua equipe publicaram seus resultados na revista Ciência.
Os pesquisadores começaram com a teoria amplamente aceita de como nossa Lua foi criada por um impacto gigante entre o início da Terra e outro corpo planetário do tamanho de Marte. "Este foi o evento mais traumático pelo qual a Terra provavelmente já passou, e foi nessa época que, presumivelmente, a Terra e a Lua formaram seus núcleos", disse Bottke.
O ferro pesado caiu no centro dos dois corpos, e os chamados elementos altamente siderófilos ou amantes de metais, como rênio, ósmio platina, paládio e ouro, deveriam ter seguido o ferro e outros metais até o núcleo depois. do evento de formação da Lua, deixando as crostas e mantos rochosos desses corpos nulos desses elementos.
“Esses elementos gostam de seguir o metal”, disse Bottke, “portanto, se o metal estiver drenando para o núcleo, esses elementos quererão drenar com eles. Portanto, se isso estiver certo, o que esperaríamos que as rochas derivadas de nosso manto não tivessem quase nenhum elemento altamente siderófilo, talvez 10 a menos do quinto nível. Mas, surpreendentemente, não é isso que vemos. Eles são apenas menos abundantes por um fator inferior a 200, em comparação com o que esperaríamos, um fator de aproximadamente 100.000 ”.
Bottke disse que esse problema é discutido desde a década de 1970, com várias sugestões de como responder ao problema.
“A resposta mais viável é que, após o impacto da formação da Lua, houve também outras coisas que atingiram a Terra durante os estágios finais da formação do planeta, objetos que eram menores e esses objetos menores reabasteceram esses elementos e nos deram a abundância que possuímos. veja hoje. É a isso que chamamos de acréscimo tardio ”, afirmou.
Na Lua, a mesma coisa estava acontecendo. Mas havia um problema com esse cenário. A proporção desses elementos na Terra em comparação com as rochas na Lua é de cerca de 1000 para 1.
“A seção transversal gravitacional da Terra é cerca de 20 vezes a da Lua”, disse Bottke, “Portanto, para cada objeto que atinge a Lua, cerca de vinte deveriam ter atingido a Terra. E se o acúmulo tardio fornecer esses elementos, você deverá ter uma proporção de 20 para 1. Mas não é isso que vemos - vemos uma proporção de 1000 para 1. ”
Bottke - um dinamista planetário - discutiu isso com o colega David Nesvorny, também do SWRI, além de modeladores geofísico-geoquímicos, como Richard Walker da Universidade de Maryland, James Day da Universidade de Maryland e Linda Elkins-Tanton da Universidade de Maryland. Instituto de Tecnologia de Massachusetts.
Eles criaram um modelo de computador que parecia fornecer uma resposta.
"Ao jogar roleta com esses objetos, descobri que muitas vezes a Terra era atingida por imensos impactores que a Lua nunca veria", disse Bottke. "Este resultado sugere que as coisas que atingiram a Terra e a Lua no final do período de formação do planeta foram dominadas por objetos muito grandes".
O modelo previa que o maior dos impactadores tardios da Terra, com 2.400 - 3.200 km (1.500-2.000 milhas) de diâmetro, enquanto os da Lua, com aproximadamente 240 - 320 km.
Bottke chamou isso de um resultado "bonitinho" - mas eles precisavam de mais evidências de apoio. Então, eles deram uma olhada na última população sobrevivente das coisas que construíram os planetas, o cinturão de asteróides interno. "Você encontra grandes asteróides como Ceres, Vesta e Pallas", disse Bottke, então existem os grandes de 500 a 900 km, mas seus próximos asteróides maiores são apenas cerca de 250 km. Isso coincidiu com os tamanhos que nosso modelo apresentou ”, nos quais não são observados asteróides com tamanhos“ intermediários ”nessa região.
Em seguida, eles olharam para Marte, que tem algumas bacias de impacto muito grandes que provavelmente sobraram desde os dias em que o planeta se formou, incluindo a Bacia Borealis, que é tão grande que provavelmente explica as diferenças nos hemisférios norte e sul do país. o planeta vermelho.
“Examinamos e projetamos o tamanho dos impactadores que teriam criado essas bacias de impacto e vimos que a distribuição de tamanhos era muito parecida com o previsto para a Terra e a Lua, e também o que é encontrado no cinturão de asteróides interno.
Então, todas essas coisas juntas - a base teórica, as evidências observacionais de elementos da Terra e da Lua e os impactos em Marte - dizem coletivamente algo sobre a distribuição dos tamanhos de objetos no final da formação planetária.
E quais são as implicações?
"Poderíamos fazer previsões sobre o que estava atingindo a Terra, a Lua e Marte naquela época, e elas se alinhavam com o que vemos nas superfícies", disse Bottke. "Em Marte, podemos jogar um jogo dos maiores projéteis que deveriam ter atingido Marte, e combina bem com o tamanho daquela grande bacia que se formou em Marte e também produziu a abundância de elementos que vemos lá".
"Para a Lua, os maiores impactadores seriam de 250 a 300 km, aproximadamente o tamanho da bacia do pólo sul de Aiken", continuou Bottke. "Para a Terra, esses grandes impactadores explicam por que alguns desses impactos atingiram a Terra e nem todos os elementos foram para o núcleo da Terra."
Bottke disse que, além das complicações, alguns dos maiores impactos realmente podem ter caído na Terra e saído do outro lado - em um estado muito fragmentado - e chovido de volta na Terra. “Se isso for verdade, isso fornece uma maneira de espalhar fragmentos por toda a Terra”, disse ele, “mas como os detritos são redistribuídos ao redor do corpo planetário é uma questão realmente interessante. Essa parte precisa de muito mais trabalho e está simplesmente no limite agora do que podemos fazer numericamente. ”
Quando se trata de água no interior da Lua - que antes se pensava estar seca, mas medições recentes de amostras sugerem, no entanto, que o conteúdo de água no manto lunar está entre 200 e vários milhares de partes por bilhão - o modelo de Bottke também poderia resolver isso. questão.
“Se for verdade”, escreve a equipe em seu artigo, “é possível que o mesmo projétil que entregou a maioria dos HSEs da Lua também tenha fornecido água ... do impacto pós-gigante da Terra à Lua crescente através de um disco protolunar quente e amplamente vaporizado. ”
Quanto ao motivo pelo qual projéteis menores atingem a Lua em comparação com a Terra, Bottke disse que é apenas um jogo de números. "Começamos com uma população que tem um certo número de coisas grandes, coisas de tamanho médio e coisas pequenas", disse ele. “E escolhemos aleatoriamente projéteis dessa população e, para cada grandão que atinge a Lua, 20 atingem a Terra. E jogamos esse jogo, e se o número de projéteis for limitado, se a Lua for atingida apenas uma ou duas vezes nessa população, isso significa que a Terra será atingida 20 a 30 vezes, o que é suficiente para nos dar - na maioria das ocasiões - o que vemos. "
Bottke disse que essa pesquisa lhe deu a chance de trabalhar com geoquímicos, “que têm todo tipo de coisas interessantes a dizer que ajudam a restringir os processos que provocaram a formação do planeta. O problema é que às vezes eles têm ótimas informações, mas não possuem um processo dinâmico que possa funcionar. Então, trabalhando juntos, acho que conseguimos alguns resultados interessantes. ”
"O mais emocionante para mim é que devemos ser capazes de usar essas abundâncias que temos na Terra, na Lua e em Marte para realmente contar a história sobre a formação do planeta", disse Bottke.
Fontes: Ciência, entrevista por telefone com Bottke
