Há cerca de 4,6 mil milhões de anos, o jovem Sol estava rodeado por um disco gigante de gás e poeira. Com o tempo, pequenas partículas de poeira colidiram e aderiram, formando eventualmente corpos rochosos maiores chamados planetesimais, os blocos de construção de planetas e asteróides. Mas os cientistas acreditam que este processo não foi simples. Diferentes regiões do sistema solar inicial provavelmente evoluíram sob condições muito diferentes e múltiplas fases de formação planetária ocorreram ao mesmo tempo.
Agora, pesquisadores do Instituto Max Planck de Pesquisa do Sistema Solar (MPS) da Alemanha afirmam ter identificado uma das regiões de formação planetária mais importantes do Sistema Solar. De acordo com um novo estudo publicado Jornal AstrofísicoUma área em forma de anel fora da órbita de Júpiter serve como um “campo de reprodução” eficiente e extremamente versátil para a fauna do planeta.
Utilizando simulações computacionais, a equipe descobriu que a região formou corpos planetários com composições muito diferentes ao longo de um intervalo de cerca de dois milhões de anos.
“Aparentemente, diferentes tipos de planetesimais formaram-se na mesma região do disco primordial de poeira e gás, apenas em momentos diferentes. A região fora da órbita de Júpiter ofereceu excelentes condições para isso,” disse Joanna Drauska, chefe do Grupo Liz Meitner sobre Formação Planetária.
Como Júpiter criou uma armadilha de poeira cósmica
O estudo concentrou-se num período entre cerca de dois e quatro milhões de anos após a formação do sistema solar. Nessa altura, Júpiter já tinha reunido a maior parte do material circundante em torno da sua órbita, criando uma lacuna no disco circundante de gás e poeira.
Os cientistas acreditam que este processo criou um anel de alta pressão de gás nos arredores de Júpiter. Essa pressão retém grandes quantidades de poeira, fazendo com que pequenos aglomerados conhecidos como areia se acumulem. Estudos anteriores já tinham sugerido que tais “armadilhas de poeira” poderiam ter facilitado a rápida formação da fauna planetária no início do Sistema Solar.
O que não estava claro era se essas armadilhas de poeira poderiam continuar a produzir diferentes tipos de corpos durante longos períodos de tempo. Novas simulações sugerem que sim.
Os investigadores demonstraram que diferentes populações do planeta podem ter-se formado nesta mesma região ao longo de milhões de anos. As suas descobertas ligam estes objetos simulados a grupos conhecidos de meteoritos encontrados na Terra.
“Pela primeira vez, conseguimos reproduzir com precisão os resultados de estudos laboratoriais de meteoritos usando simulações computacionais do início do Sistema Solar. Os meteoritos servem, portanto, como pedra de toque para teorias de formação planetária”, disse o diretor do MPS e cosmoquímico Thorsten Klein.
Meteoritos preservam pistas do passado do sistema solar
Meteoritos são pedaços de rocha espacial que sobrevivem à sua jornada até pousar na atmosfera da Terra e na superfície do planeta. Acredita-se que muitos sejam fragmentos de fauna planetária antiga que pouco mudaram desde os primeiros dias do sistema solar.
Os pesquisadores se concentraram especificamente nos condritos carbonáceos, um tipo de meteorito rico em carbono. Estudos de laboratório sugerem que esses meteoritos se formaram fora de Júpiter na mesma época em que a simulação foi descoberta.
Os cientistas dividem os condritos carbonáceos em seis grupos com base na sua idade e composição. Alguns são frágeis e feitos principalmente de material de granulação fina, enquanto outros são fortes e contêm inclusões visíveis incrustadas em material fino.
Nas novas simulações, estes dois elementos correspondiam aos dois tipos de matéria que se pensava existirem no início do Sistema Solar. Um é composto de material quebradiço e empoeirado, o outro é feito de aglomerados sólidos que se formaram em regiões muito quentes antes de se espalharem pelo disco.
“Para as nossas simulações, foi importante modelar o comportamento e as interações de ambos os materiais em pequena e grande escala”, disse Neria Gurrutxaga, estudante de doutoramento no MPS e primeira autora do artigo.
A simulação revela múltiplas gerações de rochas espaciais
Os modelos da equipe rastrearam tanto as colisões quanto os movimentos em grande escala de partículas microscópicas através do disco gigante de gás. As partículas podem quebrar-se, unir-se, deslocar-se em direção ao Sol ou ficar presas em certas regiões.
As simulações mostram que Júpiter atua como uma barreira mais forte para partículas maiores e mais duras do que para partículas de poeira menores. Ao mesmo tempo, a formação de novos planetas consome constantemente parte do material disponível.
Com o passar de milhões de anos, estes efeitos combinados combinaram os dois tipos de material em proporções variadas fora da órbita de Júpiter. Essa mudança de equilíbrio acabou levando à formação de gêneros distintos da fauna do planeta.
Nos primeiros 500 mil anos, a quantidade de material fragmentado diminui antes de aumentar novamente no milhão de anos seguinte. Mais tarde, surgiram duas populações distintas de fauna planetária, uma composta maioritariamente por material frágil e outra dominada por material mais estável.
Com base nas suas descobertas, os investigadores suspeitam que meteoritos adicionais, além dos condritos carbonáceos, podem ter-se formado na mesma armadilha de poeira numa fase ainda anterior da história do Sistema Solar.
“Há fortes evidências de que as armadilhas de poeira foram os locais de nascimento preferidos da fauna planetária no nosso sistema solar”, disse Joanna Drakowska.
