Uma superfície lunar com muitas crateras bombardeando asteróides. Crédito da imagem: NASA Clique para ampliar
As colisões ocorridas entre planetas embrionários durante um período crítico no início da história do Sistema Solar podem ser responsáveis por algumas propriedades inexplicáveis de planetas, asteróides e meteoritos, de acordo com pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, que descreveram suas descobertas na edição de 12 de janeiro da revista Nature.
Os quatro planetas "terrestres" ou rochosos (Terra, Marte, Vênus e Mercúrio) são produtos de um período inicial, com duração de dezenas de milhões de anos, de violentas colisões entre corpos planetários de vários tamanhos. Os cientistas consideraram esses eventos principalmente em termos de acréscimo de novos materiais e outros efeitos no planeta impactado, enquanto pouca atenção foi dada ao impactador. (Por definição, o pêndulo é o menor dos dois corpos em colisão.)
Mas quando os planetas colidem, eles nem sempre ficam juntos. Cerca da metade do tempo, um pêndulo do tamanho de um planeta atingindo outro corpo do planeta ricocheteia e essas colisões de impacto e fuga têm consequências drásticas para o pêndulo, disse Erik Asphaug, professor associado de ciências da terra na UCSC e primeiro autor de o jornal Nature.
"Você acaba com planetas que deixam a cena do crime muito diferente de quando chegaram - eles podem perder a atmosfera, a crosta, até o manto, ou podem ser destruídos em uma família de objetos menores", disse Asphaug. .
Os restos desses impactadores rompidos podem ser encontrados em todo o cinturão de asteróides e entre meteoritos, que são fragmentos de outros corpos planetários que pousaram na Terra, disse ele. Mesmo o planeta Mercúrio pode ter sido um pêndulo de impacto que teve muitas de suas camadas externas arrancadas, deixando-o com um núcleo relativamente grande e uma crosta e manto finos, disse Asphaug. Esse cenário permanece especulativo, no entanto, e requer estudo adicional, disse ele.
O pesquisador de Asphaug e pós-doutorado Craig Agnor usou computadores poderosos para executar simulações de vários cenários, desde encontros de pastoreio a hits diretos entre planetas de tamanhos comparáveis. O co-autor Quentin Williams, professor de ciências da terra na UCSC, analisou os resultados dessas simulações em termos de seus efeitos sobre a composição e o estado final dos objetos remanescentes.
Os pesquisadores descobriram que mesmo encontros próximos em que os dois objetos não colidem realmente podem afetar seriamente o objeto menor.
"Quando dois objetos maciços se aproximam, as forças gravitacionais induzem mudanças físicas dramáticas - descomprimindo, derretendo, removendo o material e até aniquilando o objeto menor", disse Williams. "Você pode fazer muita física e química em objetos do Sistema Solar sem sequer tocá-los."
Um planeta exerce uma enorme pressão sobre si mesmo através da auto-gravidade, mas a atração gravitacional de um objeto maior que passa por perto pode fazer com que essa pressão caia vertiginosamente. Os efeitos dessa despressurização podem ser explosivos, disse Williams.
"É como abrir a bebida mais gaseificada do mundo", disse ele. “O que acontece quando um planeta é descomprimido em 50% é algo que não entendemos muito bem nesse estágio, mas pode mudar a química e a física em todo o lugar, produzindo uma complexidade de materiais que podem muito bem explicar a heterogeneidade nós vemos nos meteoritos. ”
Pensa-se que a formação dos planetas terrestres começou com uma fase de acreção suave dentro de um disco de gás e poeira ao redor do Sol. Planetas embrionários devoraram grande parte do material ao seu redor até o Sistema Solar interno hospedar cerca de 100 planetas do tamanho da Lua a do tamanho de Marte, disse Asphaug. As interações gravitacionais entre si e com Júpiter lançaram esses protoplanetas de suas órbitas circulares, desencadeando uma era de impactos gigantescos que provavelmente duraram de 30 a 50 milhões de anos, disse ele.
Os cientistas usaram computadores para simular a formação dos planetas terrestres a partir de centenas de corpos menores, mas a maioria dessas simulações assumiu que, quando os planetas colidem, eles aderem, disse Asphaug.
"Sempre soubemos que é uma aproximação, mas na verdade não é fácil para os planetas se fundirem", disse ele. "Nossos cálculos mostram que eles precisam se mover bem devagar e acertar quase de frente para poderem se acumular".
É fácil para um planeta atrair e acumular um objeto muito menor que ele. Em impactos gigantes entre corpos de tamanho de planeta, no entanto, o impactador é comparável em tamanho ao alvo. No caso de um impactador do tamanho de Marte atingir um alvo do tamanho da Terra, o impactador seria um décimo da massa, mas totalmente metade do diâmetro da Terra, disse Asphaug.
“Imagine dois planetas colidindo, metade do tamanho do outro, em um ângulo de impacto típico de 45 graus. Cerca de metade do planeta menor não cruza o planeta maior, enquanto a outra metade é interrompida ", disse Asphaug. "Portanto, há um enorme cisalhamento acontecendo, e você tem forças de maré incrivelmente poderosas agindo a distâncias próximas. A combinação trabalha para separar o planeta menor, mesmo quando está partindo; portanto, nos casos mais graves, o impactor perde uma grande fração de seu manto, sem mencionar sua atmosfera e crosta. ”
Segundo Agnor, todo o problema da formação de planetas é altamente complexo, e desvendar o papel desempenhado pelas colisões fragmentadas de impacto e corrida exigirá mais estudos. Ao examinar colisões planetárias da perspectiva do impactador, no entanto, os pesquisadores da UCSC identificaram mecanismos físicos que podem explicar muitos aspectos intrigantes dos asteróides.
As colisões de impacto podem produzir uma grande variedade de diferentes tipos de asteróides, disse Williams. "Alguns asteróides parecem pequenos planetas, não muito perturbados, e no outro extremo do espectro existem aqueles que parecem ossos de cachorro ricos em ferro no espaço", disse ele. “Esse é um mecanismo que pode retirar diferentes quantidades do material rochoso que compõe a crosta e o manto. O que é deixado para trás pode variar do núcleo rico em ferro a todo um conjunto de misturas com diferentes quantidades de silicatos ".
Um dos quebra-cabeças do cinturão de asteróides é a evidência do derretimento global generalizado de asteróides. O aquecimento por impacto é ineficiente porque deposita calor localmente. Não está claro o que pode transformar um asteróide em uma grande bolha derretida, mas a despressurização em uma colisão de impacto pode funcionar, disse Asphaug.
"Se a pressão cair em um fator de dois, você pode passar de algo que é apenas quente para algo derretido", disse ele.
A despressurização também pode ferver a água e liberar gases, o que explicaria por que muitos meteoritos diferenciados tendem a estar livres de água e outras substâncias voláteis. Esses e outros processos envolvidos em colisões de impacto e fuga devem ser estudados com mais detalhes, disse Asphaug.
"É um novo mecanismo para evolução planetária e formação de asteróides, e sugere muitos cenários interessantes que merecem mais estudos", disse ele.
Fonte original: NASA Astrobiology
