Há cerca de 4,5 bilhões de anos teve lugar o acontecimento mais marcante da história do nosso planeta: um enorme corpo celeste chamado Theia colidiu com a jovem Terra.
© M. Garlick (colisão entre a Terra primitiva e Theia)
O modo como a colisão se desenrolou e o que aconteceu exatamente depois ainda não foi determinado de forma conclusiva. O que é certo, no entanto, é que o tamanho, a composição e a órbita da Terra mudaram como resultado, e que o impacto marcou o nascimento da nossa companheira constante no espaço, a Lua.
Que tipo de corpo foi este que alterou tão dramaticamente o curso do desenvolvimento do nosso planeta? Qual era a dimensão de Theia? De que é que era feito? E de que parte do Sistema Solar se precipitou em direção à Terra?
É difícil encontrar respostas para estas perguntas. Afinal de contas, Theia foi completamente destruído na colisão. No entanto, ainda hoje se podem encontrar vestígios dele, por exemplo, nas atuais composições da Terra e da Lua. Num estudo recente, pesquisadores do Instituto Max Planck para a Investigação do Sistema Solar e da Universidade de Chicago utilizam esta informação para deduzir a possível "lista de ingredientes" de Theia; e, consequentemente, o seu local de origem.
As proporções em que certos isótopos metálicos estão presentes num corpo são particularmente reveladoras. Os isótopos são variantes do mesmo elemento que diferem apenas no número de nêutrons no seu núcleo atômico; e, portanto, no seu peso. Mesmo na nuvem molecular a partir da qual o nosso Sol e o disco protoplanetário se formaram, os isótopos destes elementos não estavam aparentemente distribuídos de forma homogênea. Pelo contrário, até mesmo nesse momento, dependendo da distância ao centro, deve ter havido diferenças nas proporções dos isótopos.
Assim, os corpos planetários que ainda estavam crescendo foram formados a partir de material de construção com diferentes composições isotópicas, dependendo se o material se aglomerava perto ou longe do Sol. A informação sobre a origem dos seus blocos de construção originais é assim armazenada na composição isotópica de um corpo planetário.
No estudo atual, os pesquisadores determinaram a proporção de diferentes isótopos de ferro nas rochas da Terra e da Lua com uma precisão sem precedentes. Para o efeito, examinaram 15 rochas terrestres e seis amostras lunares que os astronautas das missões Apollo trouxeram para a Terra. O resultado não é surpreendente: como as medições anteriores das taxas isotópicas do crômio, cálcio, titânio e zircônio já tinham demonstrado, a Terra e a Lua são indistinguíveis neste aspecto.
No entanto, a grande semelhança não permite quaisquer conclusões diretas sobre Theia. Há simplesmente demasiados cenários possíveis de colisão. Embora a maioria dos modelos assuma que a Lua se formou quase exclusivamente a partir de material de Theia, também é possível que seja constituída principalmente por material do manto terrestre primitivo ou que as rochas da Terra e de Theia se tenham misturado inseparavelmente.
Para saber mais sobre Theia, os pesquisadores aplicaram uma espécie de engenharia reversa para planetas. Para tal, não utilizam modelos computacionais complexos que simulam vários cenários de impacto envolvendo Theia, mas concentram-se nas misturas de isótopos nas rochas terrestres e lunares. Com base nas taxas de isótopos correspondentes nas atuais rochas terrestres e lunares, a equipe analisou quais as composições e tamanhos de Theia e qual a composição da Terra primitiva que poderia ter levado a este estado final.
Nas suas investigações, os cientistas olharam não só para os isótopos de ferro, mas também para os de crômio, molibdênio e zircônio. Os diferentes elementos dão acesso a diferentes fases da formação planetária.
Mas como podemos saber que material já lá estava e qual foi trazido para o sistema Terra-Lua por Theia? Muito antes do encontro devastador com Theia, teve lugar, no interior da Terra primitiva, uma espécie de processo de seleção. Com a formação do núcleo de ferro, alguns elementos, como o ferro e o molibdênio, acumularam-se aí; depois disso, estavam praticamente ausentes do manto rochoso. O ferro que se encontra atualmente no manto terrestre só pode, portanto, ter "chegado" após a formação do núcleo; por exemplo, a bordo de Theia.
O metal omnipresente, a partir do qual os humanos fizeram ferramentas, navios e pontes, pode, portanto, ser atribuído principalmente a Theia. Outro elemento é o zircônio, que é muito resistente e quase não sofre alterações. Está no manto desde que a Terra existe e não se afundou no núcleo. O zircônio documenta, assim, não apenas uma janela de tempo, mas toda a história da formação do nosso planeta.
Os pesquisadores usam estes diferentes suportes de informação para definir de que material e mistura de materiais Theia deve ter sido constituído e, finalmente, de que parte do disco de gás e poeira primitivo este material teve origem antes de formar Theia. De acordo com os resultados da investigação, as taxas isotópicas do material de Theia diferem significativamente dos da Terra. Por conseguinte, não são daqui e podem ainda atualmente ser identificados como tal na mistura de material da Terra. No entanto, os cálculos matemáticos revelam vários cenários e composições da Terra e de Theia antes da sua colisão.
Alguns destes cenários são implausíveis, pois são incompatíveis com o conhecimento sobre a formação planetária inicial que também foi obtido através da análise de meteoritos. Os meteoritos que podem ser analisados após o impacto com a Terra são tão antigos como o Sistema Solar. Permitem conhecer a época em que os planetas e outros corpos se formaram. Alguns meteoritos são originários da região interior do disco de formação dos planetas, enquanto outros são originários da região exterior. As taxas de isótopos do manto terrestre são os que mais se assemelham aos dos meteoritos do Sistema Solar interior. Os isótopos que a equipe atribui a Theia, neste estudo, têm proporções que eram anteriormente desconhecidas e não correspondem aos blocos de construção da Terra. Ao compará-los com classes de meteoritos, conclui-se que Theia deve ter tido origem na parte interior do Sistema Solar primitivo, mais perto do Sol do que a órbita atual da Terra.
Um artigo foi publicado na revista Science.
Fonte: Max Planck Institute for Solar System Research