Por muitas razões, Vênus às vezes é chamado de "Gêmeo da Terra" (ou "Irmã Planeta", dependendo de quem você pergunta). Como a Terra, é de natureza terrestre (ou seja, rochosa), composta de minerais e metais de silicato que são diferenciados entre um núcleo de ferro-níquel e manto e crosta de silicato. Mas quando se trata de suas respectivas atmosferas e campos magnéticos, nossos dois planetas não poderiam ser mais diferentes.
Por algum tempo, os astrônomos têm se esforçado para responder por que a Terra tem um campo magnético (que permite reter uma atmosfera espessa) e Vênus não. De acordo com um novo estudo realizado por uma equipe internacional de cientistas, pode ter algo a ver com um impacto maciço que ocorreu no passado. Como Vênus parece nunca ter sofrido tal impacto, nunca desenvolveu o dínamo necessário para gerar um campo magnético.
O estudo, intitulado "Formação, estratificação e mistura dos núcleos da Terra e Vênus", apareceu recentemente na revista científica Letras planetárias da terra e da ciência. O estudo foi liderado por Seth A. Jacobson, da Northwestern University, e incluiu membros do Observatório da Costa do Marfim, da Universidade de Bayreuth, do Instituto de Tecnologia de Tóquio e da Instituição Carnegie de Washington.
Para o estudo, Jacobson e seus colegas começaram a considerar como os planetas terrestres se formam. De acordo com os modelos de formação de planeta mais amplamente aceitos, os planetas terrestres não são formados em um único estágio, mas a partir de uma série de eventos de acréscimo caracterizados por colisões com planetesimais e embriões planetários - a maioria dos quais possui núcleos próprios.
Estudos recentes sobre física mineral de alta pressão e dinâmica orbital também indicaram que os núcleos planetários desenvolvem uma estrutura estratificada à medida que se acumulam. A razão para isso tem a ver com a maneira como uma maior abundância de elementos leves é incorporada ao metal líquido durante o processo, que afundaria para formar o núcleo do planeta à medida que a temperatura e a pressão aumentavam.
Tal núcleo estratificado seria incapaz de convecção, que se acredita ser o que permite o campo magnético da Terra. Além disso, esses modelos são incompatíveis com estudos sismológicos que indicam que o núcleo da Terra consiste principalmente de ferro e níquel, enquanto aproximadamente 10% de seu peso é composto de elementos leves - como silício, oxigênio, enxofre e outros. Seu núcleo externo é igualmente homogêneo e composto dos mesmos elementos.
Como o Dr. Jacobson explicou à Space Magazine por e-mail:
“Os planetas terrestres cresceram a partir de uma sequência de eventos de acréscimo (impacto), de modo que o núcleo também cresceu de uma forma de vários estágios. A formação de núcleos em vários estágios cria uma estrutura de densidade estratificada em camadas no núcleo porque os elementos leves são cada vez mais incorporados em adições posteriores. Elementos leves como O, Si e S dividem-se cada vez mais em líquidos formadores de núcleos durante a formação de núcleos, quando as pressões e as temperaturas são mais altas; portanto, eventos posteriores de formação de núcleos incorporam mais desses elementos no núcleo, porque a Terra é maior e, portanto, as pressões e as temperaturas são mais altas. .
“Isso estabelece uma estratificação estável que evita um geodinâmico de longa duração e um campo magnético planetário. Esta é a nossa hipótese para Vênus. No caso da Terra, achamos que o impacto da formação da Lua foi violento o suficiente para misturar mecanicamente o núcleo da Terra e permitir que um geodinâmico de longa duração gere o campo magnético planetário de hoje. "
Para aumentar esse estado de confusão, foram realizados estudos paleomagnéticos que indicam que o campo magnético da Terra existe há pelo menos 4,2 bilhões de anos (aproximadamente 340 milhões de anos após a sua formação). Como tal, surge naturalmente a pergunta sobre o que poderia explicar o estado atual da convecção e como ele surgiu. Para o estudo deles, Jacobson e sua equipe consideraram a possibilidade de que um impacto maciço pudesse ser responsável por isso. Como Jacobson indicou:
“Impactos energéticos misturam mecanicamente o núcleo e, portanto, podem destruir a estratificação estável. A estratificação estável evita a convecção que inibe um geodinâmico. A remoção da estratificação permite que o dínamo opere. ”
Basicamente, a energia desse impacto teria abalado o núcleo, criando uma única região homogênea na qual um geodinâmico de longa duração poderia operar. Dada a idade do campo magnético da Terra, isso é consistente com a teoria do impacto de Theia, onde se acredita que um objeto do tamanho de Marte colidiu com a Terra há 4,51 bilhões de anos e levou à formação do sistema Terra-Lua.
Esse impacto poderia ter feito com que o núcleo da Terra passasse de estratificado para homogêneo e, ao longo dos próximos 300 milhões de anos, as condições de pressão e temperatura poderiam ter feito com que ele diferenciasse entre um núcleo interno sólido e um núcleo externo líquido. Graças à rotação no núcleo externo, o resultado foi um efeito de dínamo que protegeu nossa atmosfera enquanto se formava.
As sementes dessa teoria foram apresentadas no ano passado na 47ª Conferência de Ciência Lunar e Planetária em The Woodlands, Texas. Durante uma apresentação intitulada "Mistura Dinâmica de Núcleos Planetários por Impactos Gigantes", o Dr. Miki Nakajima, da Caltech - um dos coautores deste último estudo - e David J. Stevenson, da Carnegie Institution de Washington. Na época, eles indicaram que a estratificação do núcleo da Terra pode ter sido redefinida pelo mesmo impacto que formou a Lua.
Foi o estudo de Nakajima e Stevenson que mostrou como os impactos mais violentos poderiam agitar o núcleo dos planetas no final de sua acumulação. Com base nisso, Jacobson e os outros co-autores aplicaram modelos de como a Terra e Vênus se acumularam a partir de um disco de sólidos e gás sobre um proto-Sol. Eles também aplicaram cálculos de como a Terra e Vênus cresceram, com base na química do manto e do núcleo de cada planeta através de cada evento de acréscimo.
A importância deste estudo, em termos de como se relaciona com a evolução da Terra e o surgimento da vida, não pode ser subestimada. Se a magnetosfera da Terra é o resultado de um impacto energético tardio, esses impactos poderiam muito bem ser a diferença entre nosso planeta ser habitável ou ser muito frio e árido (como Marte) ou muito quente e infernal (como Vênus). Como Jacobson concluiu:
“Os campos magnéticos planetários protegem os planetas e a vida no planeta da radiação cósmica prejudicial. Se um impacto tardio, violento e gigante for necessário para um campo magnético planetário, esse impacto poderá ser necessário para a vida. ”
Olhando além do nosso Sistema Solar, este artigo também tem implicações no estudo de planetas extra-solares. Aqui também, a diferença entre um planeta ser habitável ou não pode se resumir a impactos de alta energia que fazem parte da história inicial do sistema. No futuro, ao estudar planetas extra-solares e à procura de sinais de habitabilidade, os cientistas poderão muito bem ser forçados a fazer uma pergunta simples: "Foi atingido o suficiente?"
