Mercúrio e a Terra seguiram caminhos muito diferentes após a formação. Mercúrio, o menor planeta e mais próximo do Sol, parece ter esfriado de forma relativamente rápida. Cerca de mil milhões de anos após a sua formação, a actividade vulcânica já teria cessado em grande parte, deixando o planeta coberto por uma camada rochosa sólida e contínua.
A terra nunca atingiu o mesmo estado. A sua crosta permanece geologicamente activa, com vulcões e placas tectónicas remodelando constantemente o planeta. Em contraste, Mercúrio permaneceu em grande parte congelado no local durante milhares de milhões de anos. Os cientistas ainda estão a trabalhar para compreender como se desenrolou a sua história vulcânica e como esses processos iniciais criaram o mundo que vemos hoje.
A melhor maneira de examinar essa história é estudar a composição química da superfície de Mercúrio.
Mercúrio tem menos dióxido de silício do que o esperado
Pesquisadores do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, na Alemanha, e das universidades de Münster e Göttingen, na Alemanha, fizeram a estimativa mais precisa da quantidade de dióxido de silício na superfície de Mercúrio.
As descobertas, publicadas na revista pesquisa planetáriaRevele um resultado inesperado. O dióxido de silício representa cerca de 37% do material da superfície de Mercúrio em massa, o que é 25% menos do que as estimativas sugeridas anteriormente. Planetary Research é uma revista Diamond Open Access, o que significa que sua pesquisa está disponível gratuitamente para leitores interessados.
O dióxido de silício é extremamente comum na Terra. Este composto, composto por um átomo de silício e dois átomos de oxigênio, ocorre na forma pura em materiais como a areia e também é um componente importante das rochas vulcânicas. Basalto, andesito e granito podem conter até 75% de dióxido de silício.
Um volume inesperadamente baixo em Mercúrio pode fornecer uma pista importante sobre como a crosta do planeta se formou.
“As nossas descobertas mostram que as rochas vulcânicas em Mercúrio são compostas por material do manto fundido a uma profundidade maior do que se pensava anteriormente,” disse Christian Renggli, autor principal do novo estudo e chefe do grupo de investigação “Laboratório Experimental Magma Ocean” no MPS.
Uma pista sobre o interior quente de Mercúrio
O manto é a camada abaixo da crosta sólida de um planeta. No início da história de um planeta, grande parte desta região pode permanecer derretida.
À medida que o manto derretido esfria lentamente, as primeiras rochas a solidificar contêm relativamente pouco dióxido de silício. À medida que mais material cristaliza, o dióxido de silício torna-se cada vez mais concentrado no fundido restante. Neste processo a lava chega à superfície mais tarde, por isso contém maiores quantidades do composto.
Isto significa que níveis invulgarmente baixos de dióxido de silício na superfície podem apontar para uma história diferente. No caso de Mercúrio, a descoberta sugere que o material vulcânico pode ter vindo de regiões mais profundas do manto, que sofreram derretimento mais extenso a temperaturas muito elevadas.
Outra possibilidade é que a crosta de Mercúrio originalmente continha mais dióxido de silício, mas gradualmente ficou sem oxigênio ao longo do tempo.
Pequenas contas de vidro ajudam a entender outro planeta
Determinar do que realmente é feito Mercúrio é difícil porque os cientistas nunca recolheram uma amostra de rocha da sua superfície. Nenhum módulo de pouso jamais operou lá, então os pesquisadores devem confiar em observações de sensoriamento remoto de telescópios e espaçonaves.
A radiação infravermelha emitida pela superfície pode fornecer pistas sobre quais minerais e compostos químicos estão presentes. O desafio é aprender como traduzir esses sinais infravermelhos em estimativas confiáveis da estrutura.
Para melhorar esse processo, os pesquisadores primeiro criaram pequenas esferas de vidro em laboratório. Cada pérola media apenas cerca de meio milímetro e continha uma quantidade cuidadosamente controlada de dióxido de silício. A equipe então mediu as propriedades infravermelhas precisas de cada amostra.
“As esferas de vidro funcionam de forma semelhante aos pesos de calibração numa balança”, explica Iris Weber, da Universidade de Münster. “Seus pesos são conhecidos com precisão. Eles, portanto, nos permitem interpretar corretamente o equilíbrio da balança. Da mesma forma, as contas de vidro nos permitem tirar conclusões corretas das propriedades da radiação infravermelha.”
testando tecnologia na lua
Antes de aplicar este método a Mercúrio, os cientistas testaram-no num alvo natural muito maior: a Lua.
A Lua fornece um teste extraordinariamente útil porque os cientistas têm observações detalhadas de sensoriamento remoto e amostras reais de rochas lunares. O Lunar Reconnaissance Orbiter da NASA orbita a Lua desde 2009, coletando medições de alta resolução da radiação infravermelha proveniente de sua superfície.
Usando essas medições e o seu novo método de calibração, os investigadores produziram o primeiro mapa completo mostrando o conteúdo de dióxido de silício na superfície da Lua.
Eles podem então comparar esses resultados com rochas lunares devolvidas à Terra a partir de vários locais por missões de astronautas e naves espaciais não tripuladas. Essa comparação permitiu-lhes verificar se as suas estimativas baseadas no infravermelho correspondiam à composição conhecida de amostras reais.
“A Lua é uma espécie de pedra de toque para nós – e um importante passo conceptual no nosso caminho para Mercúrio.”
Christian Renggli, primeiro autor e chefe do grupo de pesquisa “Laboratório Experimental Magma Ocean” do MPS
transforme o método em mercúrio
Somente depois que esse método passou com sucesso no “teste da Lua” é que os pesquisadores o aplicaram a Mercúrio.
Para a fase final do estudo, analisaram observações infravermelhas de Mercúrio recolhidas na Terra, incluindo medições feitas com o telescópio Bok no Observatório Steward, no estado americano do Arizona.
A partir desses dados, estimou-se que a superfície de Mercúrio é composta por cerca de 37% de dióxido de silício, o que é muito menos do que os cientistas haviam estimado anteriormente.
Os investigadores esperam agora que a missão BepiColombo da ESA forneça um teste ainda mais preciso das suas descobertas.
BepiColombo pode confirmar a química de Mercúrio
A BepiColombo, composta por duas sondas separadas fornecidas pela ESA e pela JAXA respectivamente, está programada para entrar na órbita de Mercúrio em Novembro deste ano. O primeiro passo para essa fase da missão ocorreu em 3 de setembro de 2026, quando ambas as sondas se separaram do módulo de transporte.
Uma vez posicionado, o instrumento MERTIS da BepiColombo irá coletar medições infravermelhas mais precisas de Mercúrio em resolução significativamente maior. O MERTIS foi desenvolvido e construído sob a liderança do DLR em colaboração com o Instituto de Planetologia da Universidade de Münster.
Estas observações poderão confirmar se Mercúrio tem realmente uma concentração tão baixa de dióxido de silício e fornecer aos cientistas uma imagem mais clara das condições extremas que moldaram a sua crosta há milhares de milhões de anos.
“Nosso estudo estabelece as bases para a obtenção de informações mais precisas sobre o conteúdo de dióxido de silício na superfície de Mercúrio a partir das medições do BepiColombo”, disse Christian Renggli.
