A Lua pode ter se formado de maneira muito mais rápida do que os modelos tradicionais sugerem. Novas simulações conduzidas pelo Southwest Research Institute (SwRI), em colaboração com pesquisadores da Universidade do Arizona (EUA), indicam que o satélite natural da Terra poderia ter surgido praticamente intacto em cerca de cinco horas após uma gigantesca colisão planetária.
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O estudo revisita a hipótese de que a Lua surgiu depois que um corpo celeste do tamanho de Marte, chamado Theia, atingiu a Terra ainda em formação. A principal novidade é que os pesquisadores incorporaram às simulações a resistência geológica dos materiais envolvidos na colisão e como essa propriedade varia de acordo com a temperatura.
Os resultados mostram que essa característica, considerada pouco importante em estudos anteriores por causa da enorme energia envolvida no impacto, pode alterar significativamente o processo de formação da Lua.
O que acontece quando Theia atinge a Terra?
- A hipótese do chamado grande impacto foi desenvolvida em estudos anteriores, incluindo um trabalho de 2001 que propôs que um objeto aproximadamente do tamanho de Marte poderia ter colidido com a Terra e dado origem ao sistema Terra-Lua;
- Nas simulações mais antigas, entretanto, a resistência dos materiais era desconsiderada. A justificativa era que, diante da energia extraordinária liberada em uma colisão desse porte, essa propriedade teria pouca influência sobre o resultado;
- A equipe liderada por Adeene Denton decidiu reavaliar o cenário utilizando técnicas computacionais mais modernas, capazes de considerar a resistência geológica dependente da temperatura;
- “Descobrimos que a geologia preexistente da proto-Lua do tamanho de Marte é importante”, explicou, ao Phys.org, Denton, pesquisadora do SwRI;
- Segundo ela, quando Terra e Lua são simuladas como corpos que possuem propriedades geológicas, o processo de formação do satélite após o impacto muda.
Temperatura muda completamente o resultado
Um dos principais fatores identificados no estudo é a temperatura.
Corpos mais quentes são mais frágeis do que corpos mais frios. Por isso, a temperatura da Terra e de Theia no momento da colisão pode determinar se o impacto destrói completamente o corpo que atingiu o planeta ou se parte dele permanece praticamente intacta.
Em alguns cenários, o impacto destrói Theia e espalha uma enorme quantidade de material ao redor da Terra. Esse material forma um disco de detritos, que posteriormente se reúne para formar a Lua. Em outros, porém, a resistência dos materiais permite que uma Lua praticamente inteira seja capturada pelo impacto.
“Dependendo de quão quentes a Terra e Theia estão antes da colisão, o impacto pode destruir Theia e produzir esse enorme disco de detritos que eventualmente forma a Lua”, explicou Denton.
Mas, ao utilizar nas novas simulações os mesmos parâmetros dos primeiros modelos de formação lunar, incluindo estruturas internas com temperaturas equivalentes, a pesquisadora observou outro resultado: uma Lua intacta surgiu em aproximadamente cinco horas.
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Lua poderia ter nascido de uma vez
Os resultados apontam, portanto, para dois caminhos possíveis.
No primeiro, a colisão transforma parte dos corpos envolvidos em uma grande quantidade de detritos que permanece orbitando a Terra. Ao longo do tempo, esse material se junta e forma a Lua.
No segundo, uma combinação específica de resistência dos materiais e temperaturas permite que o impacto produza uma Lua praticamente intacta poucas horas depois da colisão.
Simulações com diferentes temperaturas de superfície — aproximadamente 126,8 °C, 526,8 °C e 1726,8 °C — mostraram como a evolução do sistema muda conforme as condições térmicas dos corpos envolvidos.
Segundo os pesquisadores, protoplanetas normalmente começam suas histórias muito quentes e vão esfriando ao longo do tempo. Isso cria uma possível ligação entre quando ocorreu a colisão que formou a Lua e a maneira como o satélite se formou inicialmente.
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O estudo é o primeiro a mostrar que a resistência dos materiais e a temperatura desempenham um papel central para determinar se a Lua surge intacta ou é construída posteriormente a partir de um disco de material processado pela colisão.
Descoberta pode ajudar a determinar quando a Lua surgiu
Os resultados também podem oferecer pistas sobre o momento em que ocorreu o impacto que deu origem ao sistema Terra-Lua.
Robin Canup, vice-presidente da divisão de ciência e exploração do Sistema Solar do SwRI e uma das pesquisadoras responsáveis por trabalhos anteriores sobre a hipótese do grande impacto, afirmou que as descobertas podem estabelecer uma relação entre as propriedades físicas observadas atualmente na Lua — incluindo possivelmente seu conteúdo de elementos voláteis — e o estado térmico da Terra e de Theia no momento da colisão.
Essa relação, segundo Canup, pode ajudar os cientistas a restringir melhor o período em que ocorreu o evento que formou a Lua.
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A composição da Terra e da Lua, no entanto, continua sendo uma questão em aberto. Uma possibilidade é que Theia e a proto-Terra tenham se formado em uma região semelhante do disco protoplanetário, enquanto Marte teria surgido mais distante.
“Como a Terra e Marte se formaram na mesma região do Sistema Solar, eles são como irmãos. A Lua e a Terra são mais como gêmeos fraternos”, comparou Denton.
A pesquisa foi publicada no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Rodrigo Mozelli
Rodrigo Mozelli é jornalista formado pela Universidade Metodista de São Paulo (UMESP) e, atualmente, é redator do Olhar Digital.