Há cerca de 4,6 mil milhões de anos, o Sistema Solar começou como uma nuvem gigante de gás e poeira. Nos milhões de anos seguintes, esta “nebulosa solar” mudou dramaticamente. A nuvem entrou em colapso e se achatou em um disco, eventualmente dando origem ao Sol em seu centro e aos planetas formados ao seu redor.
A gravidade há muito é considerada a principal força por trás dessa mudança. No entanto, uma nova pesquisa do MIT sugere que o magnetismo também pode ter sido uma parte importante do processo.
Os cientistas encontraram evidências de campos magnéticos antigos preservados em alguns dos materiais de meteoritos mais antigos já identificados. Os investigadores estudaram partículas microscópicas dentro de um meteorito descoberto na Antártida em 2008. Conhecidos como inclusões ricas em cálcio-alumínio ou CAIs, estes grãos formaram-se durante os primeiros 200.000 anos do Sistema Solar e representam o material mais antigo conhecido desse período.
As suas assinaturas magnéticas indicam que um campo magnético substancial já estava presente durante a fase da nebulosa solar. Os investigadores especulam que este campo era mais forte do que o campo magnético da Terra hoje e pode ter ajudado a impulsionar o material primitivo para dentro durante a formação do jovem Sol.
Robert R. Professor de Ciências da Terra e Planetárias no MIT “Esta transição de uma nuvem esferoidal para um disco protoplanetário é um dos eventos mais significativos na história do Sistema Solar”, diz o professor da Schrock, Benjamin Weiss. “Há muito que se teoriza que a gravidade causou isto, mas as nossas medições mostram que o magnetismo provavelmente desempenhou um papel.”
As descobertas foram relatadas em Anais da Academia Nacional de Ciências. Junto com Weiss, os coautores do estudo no MIT são o primeiro autor Kau Borlina PhD ’22, Elias Mansbach PhD ’24 e Nilanjan Chatterjee. Outros colaboradores incluem Xue-Ning Bai da Universidade de Tsinghua, Po-Yen Tung e Richard Harrison da Universidade de Cambridge, François Tissot da Caltech e Kevin McKeegan da Universidade da Califórnia em Los Angeles.
Como o magnetismo solar primitivo poderia ter funcionado
Quando uma substância eletricamente carregada se move, um campo magnético é produzido. Durante os estágios iniciais da formação do Sistema Solar, uma nuvem de gás e poeira em colapso pode ter gerado um plasma contendo partículas carregadas. À medida que essas partículas circulavam pelo disco em desenvolvimento, elas podiam criar e manter um campo magnético.
Se existisse um campo magnético, argumentaram Weiss e seus colegas, ele deveria ter deixado uma impressão permanente em parte do material que se formava dentro do disco. À medida que esse material se condensava, minúsculos minerais magnéticos podiam registrar a força do campo circundante. Se esses minerais sobrevivessem durante milhares de milhões de anos e eventualmente chegassem à Terra, o seu “magnetismo relíquia” poderia fornecer evidências de que o magnetismo estava presente no jovem Sistema Solar e influenciou a sua evolução.
Os pesquisadores encontraram evidências de magnetismo cerca de 2 milhões de anos após a formação do sistema solar. Nessa altura, os cientistas acreditam que o Sol já se tinha formado e os planetas tinham começado a formar-se. Pesquisas anteriores sugerem que os campos magnéticos podem ter contribuído para a formação do planeta.
“Hoje em dia as pessoas não debatem se o magnetismo está presente quando os planetas se formam. Mas o debate gira em torno do início do Sistema Solar, antes da formação dos planetas, quando havia apenas um disco,” diz Borlina, que liderou o novo estudo quando era estudante de pós-graduação no MIT e é agora professor assistente na Universidade Purdue. “É aí que o debate ainda está em curso e é aí que estamos trabalhando agora.”
Um meteorito com um registro incomumente antigo
O estudo mais recente empurrou a descoberta ainda mais para trás no tempo, concentrando-se na questão de saber se o magnetismo existia quando o Sol ainda estava se formando.
Os pesquisadores examinaram amostras do DOM 08006, um meteorito encontrado em 2008 na Cordilheira Dominion, uma cordilheira ao longo do manto de gelo da Antártida Oriental. Desde a sua descoberta, o meteorito tem sido extensivamente estudado devido à sua composição invulgarmente primitiva.
DOM 08006 contém partículas minerais dos estágios iniciais da formação do Sistema Solar, possivelmente antes da formação completa do Sol. Notavelmente, o meteorito manteve a sua composição mineral original, apesar de ter sobrevivido a milhares de milhões de anos de história do sistema solar.
“Outros meteoritos passaram por muitos processos diferentes ao longo dos seus 4,5 mil milhões de anos de história”, diz Weiss. “Eles foram formados na nebulosa solar, depois combinaram-se em corpos com água, depois foram destruídos, migraram para o cinturão de asteróides e pousaram aqui. Mas de alguma forma, o DOM sofreu menos mudanças do que qualquer outro meteorito.”
Essa preservação incomum fez do DOM 08006 um local particularmente promissor para a busca de evidências dos campos magnéticos do início do Sistema Solar.
Se tal região existisse, sua assinatura ainda poderia ser preservada em alguns CAIs de meteoritos.
“São as coisas mais antigas que conhecemos desde o início do sistema solar”, diz Borlina. “Mas os CAIs são muito complexos e não são uniformes mesmo dentro de um fragmento de 1 milímetro de um meteorito. Portanto, temos que identificar cuidadosamente de que tipos são.”
Campo magnético mais forte que o da Terra
Usando pequenos pedaços do meteorito original, a equipe separou minúsculas partículas minerais e identificou vários CAIs contendo minerais naturalmente magnéticos, incluindo ferro. Os pesquisadores realizaram uma série de testes para determinar se esses grãos ainda preservavam o magnetismo antigo.
Eles encontraram vestígios de um campo magnético registrado no interior dos minerais. A partir dessas medições, a equipa estima que o Sistema Solar inicial tinha um campo magnético medindo cerca de 150 a 600 microteslas. Isto é cerca de três a 12 vezes mais forte do que o campo magnético da Terra hoje.
Os resultados sugerem que o magnetismo pode ter desempenhado um papel significativo no controle de como o material se movia através do disco protoplanetário durante a formação do Sol.
“Pensamos que estes tipos de campos magnéticos estavam a ajudar a mover o gás do disco protoplanetário em direção a esta estrela central, o Sol”, diz Borlina. “A gravidade também desempenha um papel. Mas agora estamos a mostrar que, se quisermos compreender completamente como o Sol e os planetas se formaram, devemos incluir campos magnéticos nos ingredientes que os compõem.”
Esta pesquisa foi apoiada em parte pela NASA.
