A Terra sem a Lua

A teoria sobre a formação da Lua mais aceita atualmente defende que o nosso satélite natural teria se originado a partir de um formidável impacto que a Terra sofreu há bilhões de anos.
Esse choque é chamado de Big Splash, e aconteceu em algum momento do período Hadeano (4,57 a 3,85 bilhões de anos atrás).

Por mais fantástica que pareça, essa hipótese consegue explicar tanto a semelhança entre as rochas lunares e terrestres quanto alguns aspectos do movimento orbital de ambos.

O gigante impacto entre esse corpo (Theia é o nome que foi dado à esse planeta) e a Terra ocasionou a vaporização total do primeiro, bem como a superfície do segundo, lançando toda água e rocha fundida na atmosfera, formando um anel similar ao de Saturno. Esse anel então se condensou e formou a Lua, que ficou presa no campo gravitacional terrestre.

A captura da Lua tranformou de maneira significativa a Terra primitiva. O periodo rotacional da Terra vem decaindo desde este evento, devido principalmente às forças de maré. Durante o período Devoniano (415 a 360 milhões de anos atrás) a duração de um dia era de 21,6 horas.

A Lua primitiva era igualmente bela e assustadora. Sua distância inicial seria inferior a 50.000 km (hoje a distância média Terra-Lua é de aproximadamente 384.000 km), tornando a Lua Cheia 15 vezes maior. E uma Lua mais próxima significa efeitos de maré muito mais elevados, o que ajudaria muito na formação da famosa “sopa primordial”: mares primitivos com alta concentração de materiais orgânicos e que poderiam ter facultado a formação da vida.

Até hoje, Terra e Lua formam um sistema planetário duplo. A rigor, são como dois planetas girando em torno de um centro comum de gravidade, situado apenas algumas centenas de quilômetros abaixo da superfície da Terra.
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Água e moléculas orgânicas são encontradas em asteroide

A descoberta de gelo na superfície do 24 Themis abre novas discussões sobre a distinção entre asteroides e cometas.(Imagem: G. Pérez)

Vida em asteroides? Ainda longe disso, mas esses pequenos corpos celestes que gravitam em torno do Sol não são tão áridos como se imaginava. Evidência de água e de compostos orgânicos acabam de ser detectados na superfície de um deles.

A descoberta foi publicada na revista Nature em dois artigos, um deles com participação brasileira.

Blocos básicos da vida

As indicações da existência dos blocos básicos da vida foram localizadas no asteroide 24 Themis.

Com cerca de 200 quilômetros de diâmetro, o 24 Themis é um dos maiores pedregulhos espaciais do Cinturão de Asteroides, entre os planetas de Marte e Júpiter.

Ao medir o espectro de luz infravermelha refletida pelo objeto, os pesquisadores verificaram que os sinais eram consistentes com água congelada. Segundo eles, todo o asteroide está coberto por um filme fino de gelo.

Os cientistas também detectaram material orgânico, o que fortalece a teoria de que asteroides podem ter sido os responsáveis por trazer água e compostos orgânicos à Terra. Esses elementos já haviam sido encontrados em meteoritos e mesmo em cometas.

“Os compostos orgânicos que detectamos aparentam ser cadeias extensas e complexas de moléculas. Ao caírem sobre a Terra estéril em meteoritos, essas moléculas podem ter servido como um grande pontapé inicial no desenvolvimento da vida no planeta”, disse Josh Emery, da Universidade do Tennessee, autor de um dos artigos.

Diferença entre cometas e asteroides

O outro artigo tem participação de Thais Mothé Diniz, do Observatório de Valongo da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), especialista na caracterização de pequenos corpos do Sistema Solar.

“Não é possível saber com certeza qual é a espessura do gelo”, afirma Thais. “Mas ela deve ter entre alguns centímetros e uns poucos metros”.

A descoberta lança uma nuvem de dúvidas sobre a distinção que os astrônomos fazem entre cometas e asteroides.

A presença de água em corpos celestes sempre esteve associada a cometas e, acreditavam os cientistas até hoje, os asteroides poderiam ter tido água no início da sua formação, mas deveriam tê-la perdido há bilhões de anos.

Origem da água na Terra

Emery destaca que encontrar gelo no 24 Themis é uma surpresa porque a superfície do asteroide não é fria o suficiente para que o gelo possa permanecer ali por muito tempo. “Isso implica que gelo é abundante no interior desse asteroide e talvez em muitos outros. O gelo em asteroides pode ser a resposta para o enigma de onde veio a água da Terra”, disse.

Uma corrente de pensamento afirma que a Terra deve ter-se formado a uma temperatura alta demais para acomodar água em seus primeiros tempos e esta deve ter vindo de fora, em algum momento.

Cometas podem carregar muita água e o impacto de um em nosso planeta pode ter trazido uma boa quantidade mas não toda ela, obviamente. E o tipo de átomos conhecidos na água da Terra não corresponde ao encontrado nos cometas.

“Encontrar gelo em Themis abre a possibilidade de que água possa ter vindo de asteroides assim como de cometas. Isso em tese permite a chegada de mais água e mais possibilidades de combinações de átomos”, disse Andy Ribkin, da universidade americana de Johns Hopkins.

Os cientistas ressaltam que, como o 24 Themis é parte de uma “família” de asteroides formada a partir de um grande impacto e da consequente fragmentação de um corpo muito maior, há muito tempo, a descoberta implica que o objeto original também tinha gelo, o que tem grandes implicações para o estudo da origem do Sistema Solar.

As indicações da presença de água foram localizadas no asteroide 24 Themis, que tem cerca de 200 quilômetros de diâmetro e orbita a quase 480 km de distância do Sol, entre os planetas de Marte e Júpiter. (Imagem: Josh Emery/University of Tennessee)

Gelo pré-histórico

Asteroides não emitem sua própria luz. Por isso, as duas equipes tiveram que usar um telescópio de infravermelho. Com a ajuda do telescópio da NASA instalado em Mauna Kea, no Havaí, eles estudaram a luz do Sol refletida pela superfície do 24 Themis em comprimentos de onda do infravermelho situados entre 2 e 4 micrômetros.

As análises da espectrometria das duas equipes chegaram basicamente à mesma conclusão: o asteroide deve ser revestido por uma delgada capa de gelo, misturada com moléculas orgânicas.

“24 Themis mantém essa capa de gelo provavelmente desde que a Terra se formou, há cerca de 4,5 bilhões de anos”, diz Thais, que é especialista em asteroides.

Gelo subterrâneo

Os pesquisadores iniciaram o estudo porque fragmentos de rocha do asteroide pareciam como a cauda de cometas quando vistos por meio de telescópios e a descoberta sugeria que este poderia conter quantidades significativas de gelo.

Mas gelo na superfície seria improvável já que, sob a luz solar sem pressão atmosférica, o gelo evaporaria rapidamente. A temperatura média de 24 Themis é de cerca de 200 K (-73°C). A água congelada num corpo celeste situado a essa distância do Sol simplesmente sublima depois de algum tempo – vira vapor sem passar pela fase líquida.

Isso indiciaria que o gelo da superfície está sendo constantemente reposto. Emery e Andrew Rivkin, da Universidade Johns Hopkins, sugerem que o gelo evaporado é constantemente substituído por um processo por meio do qual o gelo contido no interior do asteroide “sobe” aos poucos, à medida que o vapor escapa da superfície.

Segundo eles, a duração do gelo na superfície do asteroide deve variar de milhares a milhões de anos, dependendo da posição do objeto.

Do Inovação Tecnológica

Bibliografia:

Detection of ice and organics on an asteroidal surface
Andrew S. Rivkin, Joshua P. Emery
Nature Physics
29 April 2010
Vol.: 464, 1322-1323
DOI: 10.1038/nature09028

Water ice and organics on the surface of the asteroid 24 Themis
Humberto Campins, Kelsey Hargrove, Noemi Pinilla-Alonso, Ellen S. Howell, Michael S. Kelley, Javier Licandro, T. Mothé-Diniz, Y. Fernández, Julie Ziffer
Nature Physics
29 April 2010
Vol.: 464, 1320-1321
DOI: 10.1038/nature09029

Exoplanetas que orbitam na contramão atropelam teorias

Planetas que giram ao contrário

O anúncio feito hoje, da descoberta de nove novos exoplanetas, não deveria chamar muito a atenção – afinal, os planetas fora do Sistema Solar conhecidos até agora passaram a somar nada menos do que 452.

Contudo, ao cruzar os dados com observações anteriores de exoplanetas em trânsito, os astrônomos surpreenderam-se com o fato de que seis deles orbitam na direção oposta à da rotação da sua estrela hospedeira – precisamente o contrário do que se passa no nosso Sistema Solar.

Estas novas descobertas virtualmente jogam por terra as atuais teorias da formação dos planetas.

“Esta é uma verdadeira bomba que estamos lançando sobre o campo dos exoplanetas,” diz Amaury Triaud, do Observatório de Genebra que, juntamente com Andrew Cameron e Didier Queloz, lidera a maior parte da campanha de observações que permitiu estas descobertas.

Teoria da formação dos planetas

A teoria atual de formação dos planetas propõe que os planetas nascem de um disco de gás e poeira que circunda uma estrela jovem.

Como esse disco protoplanetário gira na mesma direção da estrela, a teoria resultava em que os planetas formados a partir desse disco orbitariam, mais ou menos, no mesmo plano e se moveriam ao longo das suas órbitas na mesma direção que a rotação da estrela.

Esta é cara do nosso Sistema Solar. Como somente há poucos anos os cientistas começaram a descobrir planetas orbitando outras estrelas, não é de estranhar que a teoria que tentava explicar a formação de todos os planetas resulte em sistemas planetários exatamente iguais ao nosso – o único observado até então.

Planetas fora do eixo e na contramão

Depois da detecção inicial dos nove novos exoplanetas, com o instrumento WASP (Wide Angle Search for Planets), a equipe de astrônomos utilizou diversos outros aparelhos para confirmar as descobertas e caracterizar os exoplanetas em trânsito encontrados tanto neste novo rastreamento como nos anteriores.

Surpreendentemente, quando a equipe combinou os novos dados com as observações mais antigas, descobriu que mais de metade de todos os exoplanetas do tipo Júpiter quente estudados tem órbitas desalinhadas com o eixo de rotação das suas estrelas hospedeiras.

A equipe descobriu ainda que seis exoplanetas desta extensa amostragem (dos quais dois são descobertas novas) têm movimentos retrógrados: eles orbitam a sua estrela na direção “errada”, ou na contramão.

“Estes novos resultados desafiam claramente o conhecimento convencional de que os planetas devem sempre orbitar na mesma direção da rotação das suas estrelas,” afirma Andrew Cameron, da Universidade de St Andrews, na Inglaterra. Foi ele quem apresentou estes novos resultados no Encontro Nacional de Astronomia do Reino Unido, que está acontecendo esta semana em Glasgow.

Consertando a teoria da formação planetária

A origem dos exoplanetas do tipo Júpiter quente é um enigma desde a descoberta do primeiro deles, há cerca de 15 anos. São planetas com massa similares ou maiores do que a de Júpiter, mas que giram em alta velocidade em órbitas muito próximas da sua estrela.

Os astrônomos acreditam que os núcleos dos planetas gigantes se formam de uma mistura de partículas de rocha e gelo, material que se encontra apenas nas regiões mais frias e afastadas do sistema planetário.

Desde modo, estes exoplanetas deveriam formar-se longe da sua estrela – novamente, uma influência clara sobre a teoria do material observacional até agora disponível, ou seja, o nosso próprio Sistema Solar.

Para dar conta dos novos dados, a partir da descoberta desses exoplanetas gigantes gasosos, os astrônomos teorizaram que eles se formariam como sua teoria estabelecia e, só depois, migrariam para órbitas mais interiores, muito mais próximas da estrela hospedeira.

Eles afirmam que este fenômeno poderia ser explicado por interações gravitacionais com o disco de poeira a partir do qual os planetas se formam, em um cenário a se desenrolar ao longo de alguns milhões de anos, resultando numa órbita alinhada com o eixo de rotação da estrela hospedeira. Este cenário permitiria igualmente a formação subsequente de planetas rochosos do tipo da Terra.

Infelizmente, esta hipótese não explica as novas observações.

Acostumados com o nosso Sistema Solar, os cientistas acreditavam, com base em sua teoria de formação planetária, que todos os planetas deveriam orbitar suas estrelas mais ou menos no mesmo plano. Vários dos exoplanetas descobertos não obedecem a esta regra. (Imagem: ESO/L. Calçada)

Consertando a teoria – Tentativa 2

Para explicar os novos exoplanetas retrógrados agora descobertos, uma teoria de migração alternativa sugere que a proximidade desse tipo de exoplaneta em relação às suas estrelas não se deve a interações com o disco de poeira, mas sim a um processo de evolução mais lento que envolve uma “luta” gravitacional com companheiros planetários ou estelares mais distantes, durante centenas de milhões de anos.

Depois que essas perturbações gravitacionais levam um exoplaneta gigante a uma órbita inclinada e alongada, este sofrerá fricções de maré, perdendo energia cada vez que a sua órbita o aproxima da estrela. Deste modo, ele ficará eventualmente “estacionado” numa órbita quase circular, mas inclinada de maneira aleatória, próximo da estrela hospedeira.

“Um efeito secundário dramático deste processo seria o de que qualquer pequeno planeta do tipo da Terra seria varrido destes sistemas,” diz Didier Queloz do Observatório de Genebra. É isto que fez com que os astrônomos afirmarem que, provavelmente, estrelas que possuem gigantes gasosos em suas proximidades não teriam planetas rochosos como a Terra.

Dois dos novos exoplanetas retrógrados descobertos possuem companheiros de grande massa, mais distantes, que poderiam ser as potenciais causas do efeito agora teorizado.

Como se formam os planetas

Se é muito cedo para afirmar que a nova hipótese se estabelecerá como uma nova teoria de formação planetária, uma coisa pelo menos é certa: os astrônomos vão se dedicar ainda com mais afinco na busca de novos exoplanetas, de forma a terem uma amostra observacional que os permita novamente criar uma explicação para a pergunta que não vai parar de ser feita: como se formam os planetas?

Esta teoria alternativa de “luta gravitacional”, embora não seja exaustiva e não elimine novas propostas, deverá suprir a lacuna – pelo menos até que se descubra um sistema planetário que tenha tanto um gigante gasoso quanto um planeta rochoso menor.

Observatórios robóticos

Os nove novos exoplanetas foram descobertos pelo instrumento WASP (Wide Angle Search for Planets).

O WASP tem dois observatórios robóticos, cada um com oito câmaras de grande ângulo que monitoram o céu continuamente à procura de eventos de trânsito planetário.

Um trânsito planetário ocorre quando um planeta passa à frente da sua estrela hospedeira – em relação à Terra – bloqueando temporariamente parte da radiação emitida pela estrela e que chega até nós.

As oito câmaras de grande ângulo conseguem monitorar milhões de estrelas simultaneamente, tentando detectar esses raros acontecimentos de trânsito.

Planeta em trânsito

Para confirmar a descoberta e caracterizar um novo planeta em trânsito, é necessário fazer um estudo de velocidade radial para detectar as oscilações da estrela hospedeira em torno do centro de massa comum (estrela + planeta).

Isso é feito com uma rede internacional de telescópios equipados com espectrômetros muito sensíveis. No hemisfério Norte o Nordic Optical Telescope, instalado nas ilhas Canárias, e o instrumento SOPHIE, montado no telescópio de 1,93 metro do Observatório de Haute Provence, na França lideram a busca.

No hemisfério Sul, o HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, e o espectrômetro CORALIE, montado no telescópio suíço EULER, ambos em La Silla, no Chile, foram utilizados para confirmar a descoberta dos novos planetas e medir o ângulo que a órbita de cada planeta faz com o equador da respectiva estrela.

Os telescópios robóticos Faulkes, situados no Havaí e Austrália, forneceram medições de brilho para a determinação do tamanho dos planetas.

Planetas gigantes gasosos

Exoplanetas do tipo Júpiter quente, também chamados gigantes gasosos, são planetas com massas similares ou maiores do que a de Júpiter, que orbitam as suas estrelas hospedeiras em órbitas muito mais próximas da estrela do que qualquer planeta do nosso Sistema Solar se encontra do Sol.

Como são grandes e estão próximos da estrela hospedeira, eles são mais fáceis de detectar através do seu efeito gravitacional sobre a estrela e, ao mesmo tempo, têm maior probabilidade de passar à frente da estrela.

A maior parte dos primeiros exoplanetas descobertos pertence a esta classe de objetos. Apenas no início de 2010 foi anunciada a descoberta do primeiro exoplaneta temperado, com temperaturas mais baixas, e que foi brindado pelos astrônomos como uma verdadeira Pedra de Roseta planetária.

Fonte: Inovação Tecnológica