Paolo Sossi questiona a hipótese do grande impacto na formação da Lua e da Terra

Há bilhões de anos, diz a teoria, um corpo com tamanho aproximado ao de Marte atingiu a Terra, lançando uma enorme quantidade de material para o espaço - detritos que, mais tarde, teriam se agregado e formado a Lua.

A hipótese do grande impacto e por que ela parece convincente

Essa proposta é conhecida como hipótese do grande impacto e, à primeira vista, oferece uma explicação elegante para algumas características curiosas que a Terra e a Lua partilham, como a presença de minerais praticamente idênticos.

O cenário também combina com o ambiente do início do Sistema Solar, há cerca de 4,5 bilhões de anos, quando tudo era muito mais caótico. Havia muito mais rochas em trajetórias aleatórias, algo que podemos inferir pelas crateras preservadas em planetas e luas que sobreviveram. Nesse contexto, não soa absurdo imaginar uma Terra ainda jovem levando um impacto grande o bastante para gerar uma nuvem de detritos que acabaria dando origem à Lua.

O que a análise de Paolo Sossi (ETH Zürich) coloca em dúvida

Ainda assim, um novo trabalho liderado pelo cientista planetário Paolo Sossi, do grupo de Planetologia Experimental da ETH Zürich, na Suíça, argumenta que não existe nenhuma evidência inequívoca de que um impacto gigante realmente tenha ocorrido.

"Rochas do manto da Terra e da Lua são indistinguíveis com base em todas as razões isotópicas que rastreiam a proveniência do material no Sistema Solar", disse Sossi ao ScienceAlert.

"Como os isótopos desses elementos variam amplamente entre materiais planetários, se houvesse qualquer traço de um impactor, esperaríamos ver pequenas diferenças nas suas razões isotópicas. No entanto, nenhuma diferença desse tipo entre a Terra e a Lua foi detectada … portanto, argumentamos que, no caso de existir um impactor, os dois corpos devem ter sido perfeitamente misturados … ou a Lua deve ter se formado de uma maneira diferente."

Isso não significa afirmar, de forma conclusiva, que o grande impacto não aconteceu. Ele continua sendo uma possibilidade. O ponto, porém, é que também não dá para simplesmente assumir que ele aconteceu. A forma como a Lua se formou pode ter voltado a ser um tema cercado de incertezas.

As evidências discutidas pelo grupo - disponíveis como pré-publicação no arXiv e, no momento, no prelo para o Tratado de Geoquímica (2024) - vêm de uma revisão crítica de todo o conjunto de evidências geofísicas e geoquímicas relevantes acumuladas até agora.

Terra e Lua “iguais demais”: o problema dos isótopos

O obstáculo central identificado por Sossi e colegas é que Terra e Lua parecem semelhantes demais. Elementos presentes nos dois corpos exibem razões de isótopos - isto é, versões do mesmo átomo com diferentes números de neutrões no núcleo - que coincidem de forma notável. E, à medida que as medições se acumulam, mais exemplos dessa concordância aparecem.

"No início, essa concordância foi encontrada apenas para os isótopos do oxigénio, mas mais recentemente (desde o início da década de 2010) descobriu-se que esse também é o caso para o crómio e o titânio - ambos elementos que se concentram exclusivamente na parte rochosa do corpo", explicou Sossi.

"Além disso, como os isótopos desses elementos variam amplamente entre materiais planetários, se houvesse qualquer traço de um impactor, esperaríamos ver pequenas diferenças nas suas razões isotópicas. No entanto, nenhuma diferença desse tipo entre a Terra e a Lua foi detectada.

"Isto também se mostrou verdadeiro, posteriormente, para uma série de outros elementos (por exemplo, ferro, cálcio, molibdénio, etc.), tornando astronomicamente pequena a probabilidade de que isso tenha surgido por coincidência."

Um estudo recente também indicou que Terra e Lua têm aproximadamente a mesma idade - ou que se formaram em momentos muito próximos - por volta de 4,5 bilhões de anos atrás. Consideradas em conjunto, essas linhas de evidência sugerem que os dois corpos se originaram da mesma nuvem de material.

Se não houve colisão, de onde teria vindo a Lua?

Se a colisão não for necessária para explicar o que vemos, qual alternativa sobra? Para Sossi, a Terra e o seu grande satélite podem ter nascido a partir do mesmo material de base, eliminando a necessidade de introduzir um terceiro corpo hipotético.

No Sistema Solar, Terra e Lua formam um par incomum. É o único sistema com dois grandes corpos esféricos com núcleos diferenciados; além disso, a Lua é apenas um pouco menor do que Mercúrio e, se estivesse a orbitar o Sol por conta própria, poderia até ser considerada um planeta.

A Lua também é apontada como importante para a evolução da vida na Terra. Ela ajuda a estabilizar a rotação do planeta e gera as marés que contribuem para a circulação dos oceanos. Sem essa massa rochosa em órbita, a Terra teria sido um lugar bem diferente.

Por ser ao mesmo tempo tão rara e tão relevante, a origem da Lua é uma pergunta que os cientistas querem responder. Compreender o seu nascimento pode lançar luz sobre a nossa própria história e ajudar a estimar com que frequência sistemas assim podem surgir no Universo.

É importante notar que um impacto ainda poderia ter participado do processo - mas não necessariamente da forma clássica. Um dos modelos propõe um evento tão energético que teria pulverizado todo o conjunto do que quer que fosse a “proto-Terra”, gerando um anel (um “donut”) de material que, ao se juntar, acabaria formando dois corpos: a Terra e a Lua.

O problema é que modelos de grande impacto costumam prever pequenas diferenças nas razões isotópicas entre Terra e Lua. Segundo os dados disponíveis hoje, essas diferenças simplesmente não aparecem. Assim, mesmo que não se possa descartar um grande impacto, seria prudente excluir cenários que gerem resultados incompatíveis com a geoquímica observada.

Ainda assim, como o próprio Sossi ressalta, "O espaço de parâmetros é essencialmente infinito."

Como avançar: investigar o interior da Lua

No fim das contas, continua em aberto como Terra e Lua se organizaram a partir de um aglomerado de poeira estelar há 4,5 bilhões de anos. Uma forma de apertar as restrições é olhar para o que existe dentro da Lua - e é nessa direção que Sossi e os seus colegas dizem estar a trabalhar.

"A evidência química e isotópica agora é suficientemente forte para começar a questionar os mecanismos fundamentais da formação da Lua", afirmou Sossi.

"Também ficamos satisfeitos em ver o quanto as restrições geofísicas, geoquímicas e dinâmicas podem ser inter-relacionadas ao fornecer uma nova visão holística da formação da Lua. Conseguimos comunicar problemas mútuos entre disciplinas, o que, em última instância, vai ajudar-nos a encontrar uma solução para esse enigma."

A pesquisa da equipa pode ser lida no arXiv.