Lua da Terra poderia ter se formado em apenas 5 horas após impacto gigante

A lua poderia ter se formado em questão de horas após o impacto gigante entre a Terra e um protoplaneta do tamanho de Marte no início da história do sistema solar. A teoria surge de novas simulações que levam em conta como a temperatura interna dos protoplanetas jovens afetou as suas propriedades geológicas e, portanto, as colisões que sofreram.

Este cenário de impacto gigante tornou-se a principal teoria de como o lua formado, graças em particular ao trabalho realizado pelo cientista planetário Robin Canup. Desde 2001, ela conduziu e aprimorou inúmeras simulações computacionais que descrevem como um MarteUm corpo do tamanho de Theia colidiu em um ângulo perfeito para lançar detritos em órbita ao redor do proto-Terra.

Agora outros pesquisadores estão entrando em ação. Adeene Denton, do South-west Research Institute, liderou uma equipa que realizou algumas das simulações mais detalhadas da colisão até agora, tendo em conta mais as propriedades geológicas dos mundos em colisão.

“Os modelos evoluíram para incluir a resistência do material, algo que é realmente importante quando se estuda colisões entre corpos menores como asteróides ou para meu artigo anterior sobre a formação do Plutão–Caronte sistema”, disse Denton em um declaração. “Não tínhamos certeza se isso importaria ou não para a Lua. Quando fizemos as simulações, descobrimos que isso realmente importava bastante.”

Acontece que os corpos mais quentes são mais fracos que os mais frios. Depois que os planetas se formaram, eles ainda estavam quentes por dentro desde a sua formação, o que teria afetado sua força material. Dado que o formação de lua impacto ocorreu pouco depois do sistema solarDurante a formação de Theia, isso teria afetado a colisão com Theia – mas até que ponto depende exatamente de quando a colisão ocorreu e de quanto Theia esfriou.

Quando Theia colidiu com a Terra, ela foi totalmente destruída. Enquanto muito do que restou do núcleo de ferro quebrado de Theia afundou na Terra, um grande anel de detritos envolveu a Terra para formar a lua.

O principal efeito da temperatura ser mais quente nas poucas centenas de quilômetros de Theia foi que ela teria afetado sua capacidade de deformar-se com o impacto e absorver o momento da colisão. Isso, por sua vez, teria afetado a forma como os detritos foram espalhados pela Terra para formar a lua. Portanto, ao incluir temperaturas variadas e resistências materiais nas simulações, a equipe de Denton conseguiu ver melhor como se desenrolou a colisão e a formação resultante da nossa lua.

Simulações anteriores mostraram dois cenários possíveis. Uma delas é que o anel de detritos permaneceu por um período substancial de tempo, permitindo que a lua se acumulasse gradualmente. O outro cenário, descrito pela primeira vez em Simulações lideradas pela NASA em 2022, implica que a lua se formou a partir desses destroços em questão de horas.

Agora, os modelos de Denton reforçam potencialmente esta possibilidade surpreendente.

Se Theia fosse mais fria, o que significa que o impacto ocorreu um pouco mais tarde na história do sistema solar, talvez 100 a 150 milhões de anos após o nascimento dos planetas, então o anel de detritos teria-se formado de forma a permitir que a Lua se acumulasse gradualmente. E porque era mais forte, mais Theia teria sobrevivido intacta para se fundir com a Terra.

Estudo liderado pelo SwRI modela novos cenários para a formação da Lua – YouTube

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Por outro lado, uma Theia mais quente que impactasse a Terra menos de 60 milhões de anos após a formação dos planetas criaria um cenário onde a lua poderia se formar muito rapidamente enquanto a própria Theia seria obliterada.

“Dependendo da temperatura da Terra e de Theia antes da colisão, o impacto pode destruir Theia e produzir este enorme disco de detritos que eventualmente formará a lua”, disse Denton. “Mas quando usei os mesmos parâmetros do modelo de impacto original – até as estruturas de temperatura igual dentro de ambos os corpos – em cerca de cinco horas, emergiu uma lua intacta.”

Teria sido um dia e tanto na história do nosso planeta, adquirindo uma lua nova e uma enorme dor de cabeça ao mesmo tempo.

“Estes novos e surpreendentes resultados implicam uma ligação potencial entre as propriedades físicas da Lua hoje, incluindo talvez o seu conteúdo volátil, e o estado térmico da Terra e de Theia no momento do impacto gigante”, disse Robin Canup, do Southwest Research Institute, que não esteve envolvido neste estudo. “Isto, por sua vez, pode ajudar os cientistas a determinar melhor quando ocorreu o evento de formação da lua.”

Em ambos os cenários, a lua parece ser feita principalmente de material do manto de Theia, com apenas um pouco do manto da Terra misturado. Esta última descoberta é surpreendente, dadas as semelhanças entre a composição da Lua e o manto da Terra. No entanto, a investigação mostrou que há claramente mais nesta história porque, apesar das semelhanças, também existem algumas diferenças intrigantes nos níveis de isótopos que não podem ser facilmente explicadas pelas simulações atuais, incluindo a de Denton.

As simulações podem repercutir na busca por exoluas. Se a lua se formou em questão de horas, então a busca por discos formadores de exoluas em torno da Terra exoplanetas poderia ser um esforço infrutífero porque tais discos teriam vida muito curta. No entanto, os discos de formação lunar em torno de exoplanetas gigantes gasosos seriam uma questão diferente, porque esses discos não se formam a partir de impactos, mas sim a partir de restos de material da montagem desses planetas.