A lua nasceu na colisão de um corpo do tamanho de Marte e da Terra primitiva, mas além disso, muito do mundo que vemos em nossos céus todas as noites ainda é um mistério. Depois de 61 missões, incluindo seis visitas de astronautas que coletaram amostras de rochas lunares, muitas questões permanecem, incluindo quanto da lua é feita a partir das sobras do planeta perdido, e quanto foi roubado da Terra? Responder a essas perguntas poderia oferecer novos insights sobre a evolução de ambos os corpos celestes.
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Agora, cientistas na França e em Israel encontraram evidências de que o corpo menor que se chocou contra a Terra-protótipo foi provavelmente feito de material similar ao nosso mundo natal. Além disso, de acordo com seus modelos de computador, a composição atual do material lunar é melhor explicada se o que aconteceu no início da Terra se formou nas proximidades. Dois estudos adicionais sugerem que ambos os corpos construíram um verniz de material extra à medida que protoplanetas menores continuaram a bombardear o sistema jovem, mas a Terra captou muito mais esse revestimento posterior.
De acordo com a "hipótese do impacto gigante", a lua se formou há 4, 5 bilhões de anos, quando um objeto semelhante a um planeta, cerca de um décimo da massa atual da Terra, atingiu o nosso planeta. Simulações e estudos recentes de rochas lunares sugerem que a Lua deve ser feita principalmente a partir dos restos do impactor, apelidado de Theia. Isso explicaria porque a lua parece ser feita de material que se parece muito com o manto da Terra, como visto em amostras de rochas e mapas de minerais.
O problema é que os planetas tendem a ter composições distintas. Marte, Mercúrio e grandes asteróides, como o Vesta, têm proporções um pouco diferentes de vários elementos. Se Theia fosse formada em algum outro lugar do sistema solar, sua composição deveria ser bastante diferente da da Terra, e a composição da Lua não deveria parecer tão semelhante ao manto da Terra.
Para tentar resolver o enigma, Alessandra Mastrobuono-Battisti e Hagai Perets, do Instituto de Tecnologia de Israel, analisaram dados de simulações de 40 sistemas solares artificiais, aplicando mais energia computacional do que a usada em trabalhos anteriores. O modelo cresceu os planetas conhecidos e um número hipotético de planetesimais e, em seguida, soltá-los em um jogo de bilhar cósmico.
As simulações assumem que os planetas nascidos mais longe do Sol tendem a ter maiores abundâncias relativas de isótopos de oxigênio, com base na mistura química observada na Terra, na Lua e em Marte. Isso significa que quaisquer planetesimais que tenham surgido perto da Terra devem ter traços químicos semelhantes. "Se eles estão vivendo no mesmo bairro, eles serão feitos de aproximadamente o mesmo material", diz Perets.
A equipe descobriu que, na maior parte do tempo - de 20 a 40% - os grandes impactos envolviam colisões entre corpos que se formavam a distâncias semelhantes do Sol e, portanto, tinham uma constituição semelhante. Descrito nesta semana na revista Nature, o trabalho reforça a ideia intuitiva de que é menos provável que alguma coisa navegue e lhe atinja de longe, e isso explica muito a composição em massa da lua.
Até aí tudo bem, mas isso não explica tudo. Ainda há um quebra-cabeça persistente ligado à abundância do elemento tungstênio. Este elemento siderófilo, ou amante de ferro, deveria afundar-se em direção aos núcleos dos planetas ao longo do tempo, tornando sua abundância muito mais variável em diferentes corpos, mesmo se formados próximos uns dos outros. Isso porque corpos de tamanhos diferentes formarão núcleos em taxas diferentes. Embora houvesse uma pequena mistura do impacto, a maior parte do material do manto rico em tungstênio de Theia teria sido lançado em órbita e incorporado à lua, portanto a quantidade de tungstênio na Terra e na Lua deveria ser muito diferente.
Em dois estudos independentes também publicados na Nature, Thomas Kruijer, da Universidade de Münster, na Alemanha, e Mathieu Touboul, da Universidade de Lyon, na França, examinaram a proporção de dois isótopos de tungstênio - tungstênio-184 e tungstênio-182 - em rochas lunares e na Terra. como um todo. As rochas lunares têm um pouco mais de tungstênio-182 do que a Terra, relatam as equipes.
Isso é intrigante, porque esse particular isótopo do tungstênio vem do decaimento radioativo de um isótopo do elemento háfnio. Sua meia-vida é curta, apenas cerca de 9 milhões de anos. Assim, enquanto o tungstênio de ferro tende a afundar em direção ao núcleo, o isótopo de háfnio fica mais próximo da superfície e, com o tempo, transforma-se em tungstênio-182. Isso deixa um excesso de tungstênio-182 no manto de um planeta versus a quantidade de tungstênio-184 e outros isótopos naturais.
A diferença entre a Terra e a Lua é relativamente pequena: os dois estudos encontram-se no nível de 20 a 27 partes por milhão. Mas mesmo essa pequena mudança exigiria muito ajuste químico, diz Kruijer, o que torna improvável que seja apenas um acaso. "Variando o tungstênio em apenas um por cento tem um efeito dramático", diz ele. "A única solução é se o manto da proto Terra tivesse conteúdo similar de tungstênio-182 para Theia, e o núcleo do impactor se fundisse diretamente com o da Terra."
Isso não é provável, no entanto. Embora grande parte do núcleo de Theia, sendo mais pesado que seu manto, permaneça como parte da Terra, o manto se misturará com o da Terra quando for colocado em órbita. Mais mistura acontece quando a lua se acumula. A proporção do núcleo e material do manto de Theia que é transformado na lua é uma chance aleatória, mas deve ter havido pelo menos algum material central, diz Kruijer. A equipe de Touboul chegou a uma conclusão semelhante: se as diferenças na abundância de tungstênio fossem devidas à mistura aleatória, já que as entranhas de Theia estavam se misturando com a da Terra, o planeta e a lua deveriam ser ainda mais diferentes do que são.
A solução mais simples, dizem os autores, parece ser a hipótese do "laminado tardio", que sugere que a Terra e a proto-lua começaram com proporções semelhantes de isótopos de tungstênio. A Terra, sendo maior e mais massiva, continuaria a atrair mais planetesimais após o impacto, adicionando novo material ao manto. O folheado desses planetesimais teria mais 184 tungstênio em relação ao tungstênio-182, enquanto a lua teria mantido a relação que datava do impacto.
"Isso parece um dado sólido", diz Fréderic Moynier, cosmochemist e astrophysicist no Instituto de Física do Globo de Paris, via e-mail. "Isso se encaixa com a teoria atual do folheado tardio, que é simplesmente baseado na abundância elementar dos elementos siderófilos (entre eles o tungstênio): há simplesmente muitos elementos siderófilos no atual manto da Terra (todos deveriam estar no núcleo) e, portanto, eles devem ter sido trazidos para a Terra após a formação do núcleo através de impactos de meteoritos ".
Um mistério permanece: para que a proto-lua coincida com a relação de tungstênio da Terra, Theia e Terra devem ter começado com abundâncias de tungstênio muito semelhantes. Resolver esse enigma será o trabalho de futuros estudos planetários, mas pelo menos por enquanto, a história da origem lunar está começando a parecer um pouco mais clara.
