Um novo estudo e simulações de supercomputadores apresentam uma explicação alternativa para a Lua. Sim, formou-se a partir de um impacto, mas pode não ter levado anos. Crédito de imagem: NASA Ames Research Center
De onde veio a Lua?
A visão amplamente aceita é que a Lua é resultado de uma antiga colisão entre a jovem Terra e um planeta do tamanho de Marte chamado Theia há cerca de 4,5 bilhões de anos. O impacto derreteu a Terra e Theia e enviou material derretido para a órbita da Terra, onde formou um toro rotativo de rocha derretida. Essa rocha acabou se fundindo na Lua. É chamada de Hipótese do Impacto Gigante , e evidências isotópicas das rochas lunares da Apollo ilustram a ligação entre a Terra e sua Lua.
Caso encerrado?
Não tão rápido. Sempre houve problemas com essa hipótese. Um novo estudo pode respondê-las?
Em nossa busca para entender a Natureza, a Lua é o alvo principal para muitos de nós. Nós olhamos para ele quando somos crianças e nos perguntamos o que é. Nós nos perguntamos de onde veio e por que está lá. Um parente bem-intencionado pode nos dizer que um Deus o colocou ali. Mas se é aí que sua curiosidade termina, você provavelmente não é um leitor do Universe Today.
Ao longo da história e até da pré-história, pessoas de diferentes culturas se perguntaram sobre a Lua. Maoris pensava que era o marido de todas as mulheres, pois controla seus ciclos menstruais. Os siberianos acreditavam que um monstro chamado Alklha explicava a Lua. Ele come um pouco dele a cada noite, o que o faz desaparecer. Mas a Lua discorda de Alklha, e o monstro a vomita pouco a pouco, fazendo-a reaparecer. (Se houver um eclipse, jogue pedras na Lua para assustar Alklha.) Alguns indígenas do continente africano achavam que a deusa Lua era uma companheira do deus Sol, e quando eles se conheceram e fizeram amor, houve um eclipse. Algo a aspirar em nossas vidas pessoais.
Mas isso foi tudo antes da ciência começar. A ciência melhorou um pouco as coisas, como quando o astrônomo britânico William Herschel disse que a Lua era habitada, e ele observou através de seu telescópio enquanto os marcianos construíam coisas. Ele estava errado, mas pelo menos estava usando um telescópio. E depois da Segunda Guerra Mundial, alguns pensaram que os astronautas nazistas já haviam pousado na Lua e estavam vivendo em uma base ultrassecreta. Apenas um pouco mais plausível.
A ciência lunar deu um passo gigante durante as missões Apollo da NASA. Entre 1969 e 1972, seis missões Apollo trouxeram de volta 382 kg (842 libras) de material lunar. Os cientistas não encontraram evidências de deuses ou seres sobrenaturais. Nem de fazer amor tão apaixonado que causou um eclipse.
Mas eles encontraram evidências científicas sólidas, e a principal delas eram os isótopos de oxigênio. Os cientistas descobriram que os isótopos de oxigênio contidos nas rochas da Lua eram estranhamente semelhantes aos isótopos de oxigênio nas rochas da Terra. Poderia ser uma coincidência?
Desde então, gerações de cientistas desenvolveram a Hipótese do Impacto Gigante. Mas eles também apontaram os buracos nessa hipótese. Um dos buracos está na descoberta inicial de que a Terra e a Lua compartilham assinaturas de isótopos. Isso significa que eles tinham que vir da mesma fonte. Mas para que isso acontecesse, o impactor teria que ter a mesma assinatura isotópica. Isso não é provável porque elementos mais leves foram dispersos pelo vento estelar no início do Sistema Solar ainda em formação. É por isso que os planetas internos são planetas rochosos mais pesados, enquanto os planetas externos são planetas gasosos. O vento estelar não conseguia mover os elementos pesados com tanta facilidade. Então, se Theia viesse de uma região mais distante do Sol do que da Terra, ela teria uma composição diferente, e isso deveria ser refletido na Lua.
Há muitas evidências para apoiar a atual Hipótese do Impacto Gigante (GIH) e muitas perguntas não respondidas. A Lua, o primeiro alvo em nossa busca para entender o celestial, ainda é um tema quente de estudo.
É aí que entra este novo estudo. Ele ainda postula um impacto como a fonte da Lua da Terra, mas graças a melhorias nas simulações de supercomputadores, chega a um tipo diferente de impacto.
O estudo é “ Imediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite ”, publicado no The Astrophysical Journal Letters. O autor principal é Jacob Kegerreis do Instituto de Cosmologia Computacional do Departamento de Física da Universidade de Durham. Kegerreis também está associado ao Ames Research Facility da NASA.
Os pesquisadores usaram avanços no poder computacional para executar simulações de impactos com a Terra em resoluções mais altas do que nunca. Essas simulações mostram que o impacto entre a Terra e Theia foi muito diferente da Hipótese do Impacto Gigante. Em vez de um impacto lançar uma grande quantidade de material fundido no espaço que se condensou na Lua durante um período de tempo mais longo, a simulação mostra que o impacto criou a Lua enviando um único satélite imediatamente para a órbita.
Se for verdade, esta é uma grande mudança na compreensão, como descobrir que Alklha não é real.
Os pesquisadores executaram centenas de simulações de impactos e ângulos de impacto variados, velocidades, rotações do planeta, massas e muito mais. Eles descobriram que simulações anteriores de baixa resolução podem perder aspectos essenciais de colisões maciças. Um comunicado de imprensa anunciando o trabalho dizia: “… novos comportamentos qualitativamente surgem de uma maneira que não era possível em estudos anteriores”.
As simulações mostraram que o material foi enviado ao espaço no momento do impacto, assim como no GIH. Mas o material nunca formou um toro de rocha derretida em rotação. Em vez disso, o proto-satélite que se tornaria a Lua se separou do remanescente do impactor. O remanescente do impactor também forma dois corpos: um remanescente interno e um remanescente externo. O remanescente interno transfere seu momento angular para o remanescente externo e o material ejetado da Terra e Theia formando a proto-Lua. Em seguida, o remanescente interno cai de volta à Terra, deixando a Lua.
Os pesquisadores lançaram uma animação de suas simulações de impacto que ilustram o impacto e a formação da Lua.
Uma nova simulação da NASA e da Universidade de Durham apresenta uma teoria diferente da origem da Lua – a Lua pode ter se formado em questão de horas quando o material da Terra e um corpo do tamanho de Marte foi lançado diretamente em órbita após o impacto. Crédito: NASA/Durham University/Jacob Kegerreis
Kegerreis e seus colegas de pesquisa descobriram que seu cenário de satélite imediato pode responder a algumas perguntas que o GIH não pode.
O principal obstáculo para a aceitação do GIH é a semelhança isotópica entre a Terra e a Lua. Um impacto cataclísmico com outro planeta de uma parte distante do Sistema Solar não pode produzir o tipo de semelhança isotópica entre a Terra e a Lua.
Mas o novo cenário pode explicar isso. Em vez de derreter e misturar o material de Theia e da Terra, quantidades maiores de material da Terra estão contidas nas camadas externas da Lua. E se o material ejetado da Terra não estava totalmente derretido, então a Lua primitiva também não estava completamente derretida. Isso poderia explicar a crosta fina da Lua, outro obstáculo que o GIH precisa superar.
Há também a questão da órbita da Lua. Está inclinado em relação ao equador da Terra em cerca de 5 graus, e a explicação instantânea do satélite pode explicar isso. “Em contraste”, explicam os autores, “descobrimos que um impacto em um alvo giratório com momento angular desalinhado ao da órbita de Theia pode produzir prontamente detritos significativamente inclinados, incluindo um satélite, conforme ilustrado na Figura 5”.
As simulações da equipe mostraram que a criação instantânea de satélites depende de vários fatores, como ângulos de impacto e velocidade e rotação de Theia e da Terra. Mas, curiosamente, a temperatura e a estrutura interna de ambos os corpos não mudam muito os resultados.
Um dos problemas com o GIH é que não existe um modelo auto-consistente que comece com um impacto gigante e crie detritos que resultem em uma única Lua. Mas essas simulações de alta resolução produziram uma única Lua. Será esta a palavra final?
“Em conclusão”, escrevem os autores, “simulações de alta resolução revelam como impactos gigantes podem colocar imediatamente um satélite em uma órbita ampla com massa semelhante à da Lua e conteúdo de ferro. As camadas externas resultantes ricas em material proto-Terra e as novas opções se abriram para a órbita lunar inicial, e a estrutura interna poderia ajudar a explicar a composição isotópica da Lua e outros mistérios lunares não resolvidos ou debatidos.”
Embora atraente em sua capacidade de responder a algumas perguntas antigas, o cenário de satélite instantâneo não responde a todas as nossas perguntas. Mas os supercomputadores continuarão ficando mais poderosos e os cientistas continuarão melhorando seus modelos.
“A probabilidade e o potencial deste e de outros cenários de formação da Lua serão limitados por: modelos mais confiáveis para a evolução de longo prazo de órbitas de satélites, oceanos de magma, planetas pós-impacto e discos”, escrevem os autores.
Fonte: universetoday
