Cientistas revelam descoberta que muda entendimento sobre a formação da Terra

RESUMO | Um estudo de Paolo Sossi e Dan Bower, da ETH Zurich, publicado na Nature Astronomy, indica que a Terra se formou apenas com materiais do Sistema Solar interno. A análise de dez sistemas isotópicos estima que menos de 2% da massa terrestre veio de além de Júpiter e sugere que água e outros voláteis já existiam na região interna.

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Os cientistas investigam há décadas a origem dos materiais que deram origem à Terra. Apesar de o planeta estar situado na região interna do Sistema Solar, uma hipótese amplamente discutida indica que uma parcela significativa de sua composição, entre 6% e 40%, teria vindo de regiões além da órbita de Júpiter, no Sistema Solar externo.

Essa teoria ajudou a explicar a presença de elementos voláteis, como a água, na Terra. Caso parte desses materiais tenha vindo de áreas mais distantes, seria necessário que partículas e corpos celestes tivessem migrado entre as regiões interna e externa do Sistema Solar durante o período de formação do planeta.

Um novo estudo apresenta uma interpretação diferente sobre esse processo e indica que a Terra pode ter sido formada exclusivamente por materiais do Sistema Solar interno.

Os cientistas planetários Paolo Sossi e Dan Bower, pesquisadores da ETH Zurich, analisaram dados de proporções isotópicas de diferentes tipos de meteoritos, incluindo amostras relacionadas a Marte e ao asteroide Vesta, e compararam essas informações com a composição isotópica da Terra.

Isótopos são variações de um mesmo elemento químico que possuem a mesma quantidade de prótons, mas apresentam diferenças no número de nêutrons, alterando sua massa.

Os pesquisadores concluíram que o material responsável pela formação da Terra veio integralmente do Sistema Solar interno. O material proveniente de regiões além de Júpiter representaria menos de 2% da massa total do planeta, podendo até não ter participado desse processo. O estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.

"Nosso cálculos deixam claro: o material de construção da Terra se origina de um único reservatório de material", diz Sossi. Bower acrescenta: "Ficamos realmente surpresos ao descobrir que a Terra é composta inteiramente de material do Sistema Solar interno, distinto de qualquer combinação de meteoritos existentes."

A equipe da ETH Zurich utilizou dados de dez sistemas isotópicos diferentes encontrados em meteoritos. Pesquisas anteriores costumavam analisar apenas dois sistemas isotópicos para investigar a origem dos materiais que formaram os planetas.

"Nossos estudos são, na verdade, experimentos de ciência de dados", diz Sossi. "Realizamos cálculos estatísticos que raramente são usados ​​em geoquímica, embora sejam uma ferramenta poderosa."

Isótopos revelam a origem dos materiais da Terra

Há décadas, os cientistas utilizam assinaturas isotópicas presentes em meteoritos para identificar a origem de objetos celestes e determinar as regiões do Sistema Solar onde eles se formaram.

Durante muitos anos, os isótopos de oxigênio foram a principal referência para esse tipo de análise. A partir da década de 2010, pesquisadores passaram a utilizar também elementos como cromo e titânio para identificar diferenças entre materiais espaciais.

Essa abordagem permitiu separar os meteoritos em dois grupos principais: os não carbonáceos, formados no Sistema Solar interno, e os carbonáceos, que possuem maiores concentrações de água e carbono e estão associados ao Sistema Solar externo.

A nova análise aponta que a Terra é composta por material não carbonáceo e não apresenta evidências de uma grande mistura entre os reservatórios interno e externo do Sistema Solar.

Segundo os pesquisadores, o resultado indica que a Terra cresceu em uma região relativamente estável, incorporando gradualmente corpos menores próximos ao local onde se desenvolvia. A análise também sugere que substâncias voláteis, incluindo a água, já poderiam estar presentes no Sistema Solar interno durante a formação do planeta.

Júpiter pode ter funcionado como uma barreira no sistema solar

Uma das questões levantadas pela pesquisa envolve a origem dos dois grandes grupos de materiais encontrados no Sistema Solar.

Os cientistas avaliam que Júpiter teve papel importante nesse processo. Durante sua formação, o planeta gigante acumulou massa rapidamente e sua gravidade teria criado uma divisão no disco protoplanetário, estrutura formada por gás e poeira que cercava o jovem Sol e deu origem aos planetas.

Essa barreira gravitacional teria limitado o deslocamento de materiais entre as regiões externa e interna do Sistema Solar. Até então, os cientistas não tinham uma estimativa precisa sobre a eficiência desse mecanismo.

Os resultados indicam que uma quantidade muito pequena de material localizado além de Júpiter chegou à região onde a Terra se formou.

"Nossos cálculos são muito robustos e se baseiam exclusivamente nos próprios dados, não em suposições físicas, pois estas ainda não são totalmente compreendidas", enfatiza Bower.

A pesquisa também identificou semelhanças entre a composição material da Terra, Marte e Vesta.

Mercúrio e vênus podem apresentar composição semelhante

Os pesquisadores consideram que Mercúrio e Vênus podem seguir o mesmo padrão identificado na Terra, Marte e Vesta.

"Com base em nossa análise, podemos prever teoricamente a composição desses dois planetas", afirma Paolo Sossi.

Essa hipótese ainda não pode ser confirmada porque não existem amostras de rochas de Mercúrio ou Vênus disponíveis para análises isotópicas semelhantes às realizadas em materiais terrestres e meteoritos.

A nova questão sobre a água da terra

"Nossos resultados lançam nova luz sobre a história da formação da Terra e dos outros planetas rochosos", afirma Sossi.

A descoberta também levanta uma nova questão para a ciência planetária: se a Terra não recebeu grandes quantidades de material rico em água do Sistema Solar externo, como o planeta acumulou água suficiente para formar seus oceanos?

A equipe de Sossi pretende investigar essa questão em novos estudos. Os pesquisadores também querem avaliar se processos semelhantes ocorreram em sistemas planetários ao redor de outras estrelas.

"Até lá, porém, Dan e eu teremos que participar de muitos debates acalorados sobre a composição material da Terra e de seus planetas vizinhos, porque o discurso científico sobre os componentes básicos da Terra está longe de terminar, apesar das novas descobertas", diz Sossi.

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De onde vieram os materiais que formaram a Terra?

Os materiais que formaram a Terra vieram integralmente do Sistema Solar interno, segundo Paolo Sossi e Dan Bower, da ETH Zurich. O estudo estima que materiais de regiões além de Júpiter representam menos de 2% da massa terrestre e podem nem ter participado da formação do planeta.

Como os pesquisadores determinaram a origem dos materiais da Terra?

Os pesquisadores analisaram dez sistemas isotópicos encontrados em diferentes tipos de meteoritos e compararam os dados com a composição isotópica da Terra. A análise também incluiu amostras relacionadas a Marte e ao asteroide Vesta.

Qual é a diferença entre meteoritos carbonáceos e não carbonáceos?

Meteoritos não carbonáceos são associados ao Sistema Solar interno, enquanto os carbonáceos têm maiores concentrações de água e carbono e estão ligados ao Sistema Solar externo. Segundo a nova análise, a Terra é composta por material não carbonáceo.

Qual foi o papel de Júpiter na formação da Terra?

Júpiter pode ter criado uma barreira gravitacional que limitou o deslocamento de materiais entre as regiões externa e interna do Sistema Solar, segundo os cientistas. Os resultados indicam que uma quantidade muito pequena de material localizado além de Júpiter chegou à região onde a Terra se formou.

Como a Terra acumulou água sem receber muitos materiais do Sistema Solar externo?

A análise sugere que a água e outras substâncias voláteis já poderiam estar presentes no Sistema Solar interno durante a formação da Terra. A origem da quantidade de água necessária para formar os oceanos, porém, ainda será investigada pela equipe de Paolo Sossi.

Mercúrio e Vênus podem ter composição semelhante à da Terra?

Mercúrio e Vênus podem seguir o mesmo padrão de composição identificado na Terra, em Marte e no asteroide Vesta, segundo os pesquisadores. A hipótese ainda não pode ser confirmada porque não há amostras de rochas desses dois planetas disponíveis para análises isotópicas.