Desde que os humanos observaram o céu noturno, nos perguntamos sobre a luaponderando tudo, desde a sua aparência alienígena até à sua influência sobre fenómenos na Terra, como as marés oceânicas, a estabilidade climática e até os ritmos naturais de muitos organismos.
Entre os muitas perguntas que temos sobre o único satélite natural da Terra, um permanece proeminente: quais são as origens da luae há quanto tempo ele orbita a Terra?
Hoje, a principal teoria entre os astrónomos é que no passado do nosso planeta – talvez nos primeiros 100 milhões de anos de história do sistema solar – a Terra colidiu com um objecto do tamanho de um planeta, criando a Lua num período que pode ter sido tão curto quanto apenas algumas horas. Conhecido como a hipótese do impacto gigante, este evento proposto envolve um hipotético protoplaneta do tamanho de Marte que os astrônomos chamam de Theia. O material ejetado em órbita pelo poderoso impacto em questão teria se acumulado posteriormente, formando a lua que observamos hoje.
O que sabemos?
Nascimento de uma hipótese de origem lunar
A evolução desta surpreendente solução para um dos mistérios mais duradouros da Lua remonta a 1946, quando o geólogo Reginald Aldworth Daly foi um dos primeiros a sugerir que um evento de impacto poderia explicar a formação da lua.
Antes de Daly, os cientistas inclinavam-se para teorias que envolviam a rápida rotação da Terra há milhares de milhões de anos, quando cada dia pode ter durado ao mesmo tempo. apenas 2 ou 3 horas. Décadas mais tarde, na década de 1970, os pesquisadores William Hartmann e Donald Davis desenvolveram seus próprios modelos envolvendo colisões de grandes corpos remanescentes da formação planetária, que poderiam colidir com planetas mais jovens.
Com base nessas ideias, outros investigadores propuseram cenários semelhantes entre a Terra primitiva e um objeto do tamanho de Marte. No início da década seguinte, o conceito acabou por reivindicar o seu lugar como o principal processo de formação lunar durante uma conferência histórica realizada em Kona, no Havai, em 1984.
Evidência de uma colisão em escala planetária
A popularidade da hipótese do impacto gigante pode ser atribuída às múltiplas linhas de evidência que apoiam o cenário do impacto. Por exemplo, os investigadores há muito reconheceram as proporções semelhantes de isótopos estáveis entre ambos rochas lunares e os da Terra, sugerindo fortemente uma ligação entre as suas origens.
Além disso, o momento angular (ou spin) invulgarmente elevado do sistema Terra-Lua, quando comparado com observações de outros planetas rochosos, também pode ser explicado como um dos efeitos de uma colisão massiva.
Outras pistas podem ser encontradas na composição da lua, que revela um núcleo de ferro relativamente pequeno e menor densidade. Isto é significativo para os astrónomos, uma vez que um hipotético impacto gigante teria feito com que o núcleo metálico do suposto protoplaneta Theia se fundisse com o interior da jovem Terra – enquanto isso, o manto mais leve e o material da crosta de ambos os mundos teriam sido desalojados e lançados em órbita, eventualmente ajudando a formar a lua.
Outra evidência importante envolve o esgotamento relativo de substâncias voláteis (um produto químico que se transforma facilmente em gás ou vapor à temperatura ambiente) no material lunar, o que mais uma vez sugere que este pode ter sido perdido durante um evento extremamente energético, uma ideia ainda apoiada por evidências de que a lua primitiva já possuía um oceano de magma substancial.
O que permanece desconhecido?
Nova pesquisa expande a hipótese de Theia
Ainda assim, permanecem várias questões importantes, incluindo quais as condições precisas que levaram ao impacto e como o material planetário resultante evoluiu para a lua como aparece hoje.
Recentemente, um novo estudo por Adeene Denton do Southwest Research Institute e colegas do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona deram uma nova interpretação à hipótese de Theia, sugerindo que o suposto impacto antigo pode ter sido significativamente influenciado pelo calor e pela força física dos dois corpos em colisão.
As descobertas da equipa desafiam algumas opiniões de longa data sobre a hipótese do impacto gigante, ao mesmo tempo que dão novo apoio a outras. Por exemplo, as simulações da equipa revelaram que, embora alguns impactos levem à criação de um disco de detritos que mais tarde se aglutina numa lua, sob outras condições, as simulações apoiam a ideia de que a lua poderia ter sido formada num período de tempo notavelmente curto – talvez em cerca de cinco horas.
No entanto, uma das principais questões relacionadas com a determinação das condições exactas da hipótese do impacto gigante envolve o debate em curso sobre a idade da lua.
“Há uma grande controvérsia em relação à idade da Lua”, disse o Dr. Erik Asphaug, professor de ciências planetárias no Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona e um dos co-autores do novo estudo.
Num e-mail para a Space, Asphaug explicou algumas das questões decorrentes disto, uma vez que as estimativas atuais situam o momento da formação da Lua entre 40 e 120 milhões de anos após a formação do sistema solar. É aí que reside parte da questão, de acordo com Asphaug, que afirma que este momento pode ter implicações significativas para os modelos do impacto de Theia.
Se tivesse sido uma colisão anterior, Asphaug diz que teria envolvido uma Theia mais quente devido ao maior grau de aquecimento radiogénico; por outro lado, um impacto posterior teria significado uma Theia mais fria e mais forte.
“Acho que ainda não sabemos o suficiente para dizer que a Lua (e, por corolário, a Terra) se formou desta ou daquela maneira”, disse Asphaug à Space.. “Mas saber como a temperatura afeta o resultado abre uma nova dimensão para a visualização do problema, e isso é sempre útil porque muda o nosso quadro de referência, como sair do carro para dar uma volta.”
Um enigma lunar no tempo e no espaço
Para investigadores como Asphaug, compreender a formação da Lua exige olhar para ela mais do que apenas um evento no espaço, mas também como um evento no tempo. Fazer isso permite comparações entre três métricas diferentes: decaimento isotópico, resistência do material dependente da temperatura e o registo geológico de detritos que atingem outros planetas – um processo através do qual ele acredita que restrições mais rigorosas poderiam ser impostas precisamente quando o impacto da formação da lua pode ter ocorrido.
Adeene Denton, autora principal do estudo, também enfatizou a introdução do componente temporal que a pesquisa da sua equipe traz para a mesa, dizendo à Space num e-mail que o resultado do impacto da formação da lua poderia ter dependido significativamente do momento da colisão.
“Antes, os cientistas geralmente presumiam que o resultado da colisão seria o mesmo, independentemente de quando ela ocorresse”, escreveu Denton.. “Mas agora sabemos que o efeito da temperatura nas propriedades dos materiais, que é ditado pela idade e/ou frio que a proto-Terra e Theia podem ter, altera as coisas substancialmente.”
Ao ligar simulações de impacto a dados relacionados com o registo geoquímico da Lua, bem como a modelos da formação inicial do Sistema Solar, Denton pensa que o trabalho da sua equipa pode ajudar os cientistas a determinar com precisão como e quando a Lua se formou.
O mistério continua
Por enquanto, em termos de qual cenário possível – um evento de colisão anterior ou posterior – surge como o mais provável, Denton diz que ainda é difícil dizer.
“Depende de quais cenários de formação do sistema solar você prefere”, disse Denton à Space.
“Em geral, sou a favor de uma formação anterior da Lua, consistente com uma rápida fase de construção planetária no nosso sistema solar”, disse Denton, “mas não podemos negligenciar a possibilidade de a Lua se ter formado tardiamente”.
Embora ainda haja muito trabalho a ser feito, Denton e Asphaug acreditam que as suas descobertas ajudam a avançar significativamente os esforços actuais para resolver algumas das questões sobre a hipótese do impacto gigante – algumas das quais perduram há muitos anos.
Para Asphaug, contudo, essas questões persistentes podem simplesmente fazer parte do processo científico.
“A ciência costuma vagar por um longo tempo até que finalmente tudo entra em foco”, disse Asphaug..
“Acredito que isso acontecerá, em parte graças a este trabalho, na próxima década.”
