Simulações do crescimento da Terra mostram uma correlação entre o
momento da formação da Lua e a quantidade de massa que a Terra acumulou
posteriormente. Esse relacionamento fornece uma maneira de medir a idade do nosso planeta.Ver Cartap.84
A idade dos objetos mais antigos do Sistema Solar é conhecida com uma precisão notável - 4.567 milhões de anos 1 , 2 - graças aos recentes avanços na datação de meteoritos. Infelizmente, a aplicação dos mesmos métodos de namoro na Terra gera uma época frustrantemente confusa.
Nosso planeta se formou em algum momento durante os primeiros 150 milhões de anos da história do Sistema Solar 3 , 4 , 5 , mas não sabemos quando.
Na página 84 desta edição, Jacobson et al .6
propõem uma maneira de medir o tempo em que a Terra terminou de se
formar usando simulações numéricas do crescimento do planeta e sua
composição química.
O resultado: a Terra se formou em 95 milhões de anos, com uma incerteza
de 32 a 39 milhões de anos, tornando o planeta com 4.470 milhões de
anos.
Uma grande parte do problema de namorar a Terra é que nosso planeta não apareceu da noite para o dia. A partir de origens humildes, a Terra gradualmente acumulou material por um longo período de tempo. De fato, ainda hoje está ganhando massa na forma de meteoritos e partículas de poeira interplanetárias. O que é necessário é um marco no crescimento da Terra, no qual podemos dizer que o planeta estava essencialmente completo. Um marco amplamente adotado é a principal colisão com um corpo do tamanho de um planeta que se pensa ter formado a Lua 7 ( Fig. 1 ).
A teoria atual sugere que a Terra experimentou vários desses 'impactos
gigantes' durante sua formação, sendo o último o impacto da formação da
Lua. Cada impacto misturava material que acabaria no núcleo metálico da Terra e no manto rochoso, além de adicionar volume a ambos.
Figura 1: Nascer da Terra a partir da Lua.
NASA
Jacobson et al .6
descobrem que o momento do impacto da formação da lua na Terra está
inversamente relacionado à quantidade de massa que o planeta acumulou
posteriormente.
A natureza prolongada do crescimento da Terra e a existência de
múltiplos impactos gigantes complicam a tarefa de datar a Terra usando
relógios radiométricos - aqueles que combinam taxas conhecidas de
decaimento de materiais radioativos com medições de como esses materiais
e seus produtos de decaimento estão hoje distribuídos na Terra.
Por um lado, não está claro quanta mistura de material do núcleo e do
manto ocorreu com cada impacto gigante e até que ponto os relógios
radiométricos foram redefinidos como resultado.
A Terra provavelmente guarda uma memória de vários desses eventos, e não apenas do último.
Impactos gigantes podem ter lançado alguns dos elementos mais voláteis
do planeta para o espaço, distorcendo os sistemas de datação
radiométrica que assumem que todos os produtos de decaimento radioativo
ainda estão presentes. Também é possível que o núcleo e o manto da Terra continuem interagindo por algum tempo após o último impacto gigante.
É aqui que modelar o crescimento do nosso planeta pode render dividendos.A formação dos planetas rochosos do Sol provavelmente passou por vários estágios 8
, começando com grãos de poeira do tamanho de micrômetros no nascente
Sistema Solar, passando para corpos do tamanho de asteroides conhecidos
como planetesimais e, depois, para algumas dezenas de massas da Lua para
Marte embriões planetários.
O acúmulo desses embriões planetários nos planetas rochosos modernos
por meio de impactos gigantes ocasionais foi de longe o estágio mais
lento e determinou em grande parte quanto tempo a Terra levou para se
formar.
Jacobson et al . modelaram esse estágio final de crescimento, começando com várias populações de embriões planetários e planetesimais.
Eles também examinaram dois cenários amplamente diferentes para o que
os planetas gigantes do Sistema Solar estavam fazendo durante esse
período.
No caminho, os autores encontraram uma correlação interessante e
notavelmente robusta: o momento do último impacto gigante na Terra está
inversamente relacionado à quantidade de massa que o planeta acumulou
depois das sobras planetesimais. Se o último impacto gigante ocorresse logo no início, haveria muitos planetesimais sobrando para a Terra varrer depois.
Se o último impacto gigante estivesse atrasado, poucos planetesimais
teriam permanecido e o crescimento da Terra teria cessado em grande
parte.
Essa correlação fornece uma maneira independente de datar o impacto da
formação da Lua, desde que possamos medir a quantidade de material que
chegou posteriormente. Felizmente, há uma maneira de fazer isso. Vários elementos, como o irídio e a platina, mostram uma forte tendência a se mover para o núcleo da Terra.
Durante a agitação de cada impacto gigante, esses elementos se
desprenderam do manto do planeta, unindo-se a material pesado e rico em
ferro, destinado a afundar até o núcleo. Após o último impacto gigante, o manto da Terra deveria ter sido quase completamente despido de irídio, platina e seus primos.
Na prática, esses elementos estão presentes em pequenas quantidades no
manto e nas mesmas proporções relativas vistas em muitos meteoritos 9 .
Para muitos pesquisadores, isso sugere que a Terra adquiriu uma fração
de sua massa após o último impacto gigante, quando o núcleo e o manto
deixaram de se separar. Jacobson et al .
combine a massa medida desse material extra com a correlação de suas
simulações até a data do impacto da formação da Lua e deduza a idade da
Terra. Eles acham muito improvável que a Terra tenha terminado de se formar nos primeiros 38 milhões de anos do Sistema Solar.
Seu tempo favorecido - 95 milhões de anos - é compatível com algumas
estimativas de datação radiométrica de quando o núcleo da Terra terminou
de formar 4 e torna a Terra confortavelmente mais velha do que os minerais mais antigos conhecidos por se formarem em sua crosta 10 .
Naturalmente, o método de Jacobson e colegas é tão válido quanto a nossa imagem de como os planetas se formam.
O modelo padrão para a formação de planetas no Sistema Solar está longe
de ser completo e, ultimamente, houve um tempo tórrido tentando
explicar alguns aspectos dos sistemas planetários extra-solares, como a
existência de planetas do tamanho da Terra orbitando muito perto de sua
estrela 11 . Se as condições durante o crescimento dos planetas fossem diferentes das assumidas por Jacobson et al ., A idade estimada dos autores para a Terra poderia estar incorreta.
Apesar dessa advertência, é encorajador ver estudos que combinem a
física fundamental inerente às simulações numéricas da formação de
planetas com a riqueza de informações disponíveis na composição da
Terra.
Compreender como e quando os planetas do Sol se formaram é imensamente
desafiador, e os pesquisadores precisam de todas as ferramentas
disponíveis. Estudos como o de Jacobson e colegas podem ser a melhor esperança para entender como e quando o nosso planeta surgiu.
Referências
1
Amelin, Y. et ai.Planeta Terra.Sci.Lett.300 , 343- 350 (2010).
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