Martin Schiller e Martin Bizzarro, da Universidade de Copenhagen, e Vera Assis Fernandes, do Museu de História Natural de Berlim, propuseram um novo modelo para o sistema solar para explicar as diferenças na composição isotópica dos planetas. Os autores rejeitam a suposição de que objetos grandes e pequenos cresceram simultaneamente, mas em taxas diferentes, e acreditam que o crescimento de corpos pequenos terminou mais cedo do que os grandes.
Quase todos os especialistas hoje acreditam que o Sol e os planetas foram formados a partir de uma única nuvem protoplanetária. 99,9% da massa deste disco caiu na luminária. Quando o sol apareceu, o vento solar varreu o hidrogênio e o hélio leves das vizinhanças imediatas da estrela, de modo que os gigantes gasosos estão agora além da órbita de Marte.
Sob os raios de uma estrela jovem, a poeira protoplanetária foi sinterizada em grânulos chamados côndrulos. Juntos, esses grânulos formaram pequenas pedras - condritos. Aliás, é esse “resíduo de construção” que responde por 90% dos meteoritos encontrados na Terra.
Gradualmente, os condritos aderiram em corpos cada vez maiores - planetesimais. A gravidade forneceu-lhes um influxo de material novo, e esses "embriões" cresceram até que os maiores deles se tornaram planetas, e o resto - asteróides. Quando as reservas de poeira cósmica no disco protoplanetário se esgotaram, o crescimento dos corpos no sistema solar terminou.
A teoria clássica assume que todos os corpos do sistema solar cresceram ao mesmo tempo, mas em taxas diferentes. Quanto mais massivo for o corpo, mais poderosa será sua gravidade e mais matéria circundante ele coletará, aumentando ainda mais seu tamanho. Este é o princípio da bola de neve, ou, cientificamente, feedback positivo. Essa lei rege o crescimento das cidades (as pessoas preferem ir para as áreas metropolitanas, onde há mais dinheiro e oportunidades, o que faz com que cresçam ainda mais), a prevalência de idiomas (quanto mais pessoas conhecem a língua, mais incentivos para aprendê-la), e assim por diante.
Sem questionar o resto da teoria, Schiller e seus colegas rejeitam esse modelo de crescimento. Na opinião deles, os pequenos corpos não conseguiram crescer, pois já haviam terminado a adesão do material mais cedo (como dizem os especialistas, acréscimo).
Como relata a revista Nature em uma revisão do trabalho, os autores foram inspirados pela diferença na composição isotópica de diferentes corpos no sistema solar. Nomeadamente, os autores estudaram a proporção dos isótopos de cálcio 48Ca e 44Ca na Terra, Marte, Vesta e em amostras de tipos raros de meteoritos: ureilites e angrites.
Se todos os planetas e asteróides foram formados em um único processo a partir da mesma poeira cósmica, por que a proporção desses isótopos é diferente? Isso geralmente está associado a diferentes distâncias ao Sol e, consequentemente, a diferentes temperaturas.
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No entanto, os autores descobriram que a proporção de isótopos de cálcio depende da massa do corpo celeste. As massas da Terra, Marte e Vesta são conhecidas a partir de observações astronômicas, e as massas aproximadas de objetos, cujos fragmentos são meteoritos, foram reconstruídas por cientistas com base nas propriedades de "convidados celestiais".
A proporção de isótopos 48 Ca / 44 Ca segundo é medida por μ48Ca. É calculado da seguinte forma: μ 48 Ca = (48 Ca / 44 Ca corpo celeste - 48 Ca / 44 Ca Terra) / (48 Ca / 44 Ca Terra). Devido ao fato de que as diferenças na composição isotópica são pequenas, μ 48 Ca é medido em partes por milhão (ppm). Por definição, para a Terra μ 48 Ca = 0, e para outros corpos, esse valor pode ser positivo e negativo.
Schiller e colegas sugeriram que a parte interna do disco protoplanetário, localizado dentro da órbita atual de Júpiter, tinha baixos valores de μ 48 Ca de cerca de menos 150 ppm). Esse material foi suficiente para os planetesimais crescerem até o tamanho do corpo - a pátria dos Ureilitas (200 quilômetros de diâmetro).
Então, alguns desses corpos pararam de crescer. Aqueles que continuaram a crescer aumentaram sua massa já devido à parte externa do disco com μ 48 Ca cerca de 200 ppm (um valor típico para condritos que se formaram além da órbita de Júpiter). Portanto, quanto mais tempo o crescimento continuou, maior foi o valor final de μ 48 Ca. Vesta, parado em um diâmetro de 530 quilômetros, tem menos 100 ppm, Marte - menos 20 ppm, e a Terra, como já mencionado, tem 0 ppm.
No entanto, qual foi a força que fez com que alguns desses corpos parassem de crescer? Esta poderia ser uma complexa interação gravitacional entre os "embriões dos planetas", mudando suas trajetórias. Os planetas atuais, com suas órbitas quase circulares situadas no plano do disco protoplanetário, percorriam as regiões mais ricas do sistema nascente e, portanto, continuavam a crescer. Os perdedores, no entanto, empurrados para fora e talvez situando-se em um plano diferente da trajetória, permaneceram em uma dieta de fome.
A conclusão sobre as diferentes idades das amostras também é confirmada pela datação pelo conteúdo de isótopos radioativos.
No entanto, não se pode dizer que o novo modelo não tenha problemas. Por exemplo, há perguntas difíceis para ela em relação à formação da lua. "Vesti. Nauka" (nauka.vesti.ru) contou em detalhes sobre a colisão da Terra com Theia, que deu origem ao nosso satélite. Normalmente acredita-se que Theia era significativamente menor que a Terra, mas da teoria dos autores segue-se que dois corpos da mesma massa colidiram. Isso não é consistente com alguns fatos conhecidos.
Além disso, existem estudos que mostram que o influxo de matéria da parte externa do disco protoplanetário parou já nos primeiros milhões de anos de sua existência devido à formação do Proto-Júpiter. Não é fácil explicar a composição dos condritos dentro da estrutura do modelo dos autores.
Provavelmente, o quebra-cabeça denominado "Formação do Sistema Solar" ainda carece de algumas peças importantes, sem as quais não será possível construir um modelo que responda a todas as perguntas.
Anatoly Glyantsev
