A nebulosa solar durou de 3 a 4 milhões de anos

nebulosa solar

Astrônomos estimam que a nebulosa solar durou de 3 a 4 milhões de anos.

Ao estudar as magnetizações remanescentes em meteoritos antigos, os astrônomos determinaram que a nebulosa solar – o vasto disco de gás e poeira que finalmente deu origem ao sistema solar – durou de 3 a 4 milhões de anos.

Cerca de 4,6 bilhões de anos atrás,

uma enorme nuvem de gás de hidrogênio e poeira entrou em colapso sob seu próprio peso, eventualmente achatando em um disco chamado nebulosa solar. A maior parte deste material interestelar se contraiu no centro do disco para formar o sol e a parte do gás restante para formar os planetas do nosso sistema solar.

Agora cientistas do MIT e seus colegas estimaram a vida útil da nebulosa solar – uma fase-chave durante a qual uma grande parte da evolução do sistema solar tomou forma.

Esta nova estimativa sugere que os gigantes de gás Júpiter e Saturno devem ter sido formados dentro dos primeiros 4 milhões de anos da formação do sistema solar. Além disso, devem ter completado a migração movida a gás das suas posições orbitais até este momento.

“Tanto acontece no início da história do sistema solar”, diz Benjamin Weiss, professor de ciências terrestres, atmosféricas e planetárias no MIT. “É claro que os planetas evoluem depois disso, mas a estrutura em larga escala do sistema solar foi estabelecida essencialmente nos primeiros 4 milhões de anos”.

Gravadores espetaculares

Ao estudar as orientações magnéticas em amostras imaculadas de meteoritos antigos que formaram-se a 4,653 bilhões de anos atrás, a equipe determinou que a nebulosa solar durou cerca de 3 a 4 milhões de anos. Esta é uma figura mais precisa do que as estimativas anteriores, que colocou a vida da nebulosa solar em algum lugar entre 1 e 10 milhões de anos.

A equipe chegou a sua conclusão após analisar cuidadosamente os angrites, que são algumas das mais antigas e mais intocadas rochas planetárias. Os angrites são rochas ígneas, muito das quais são pensadas ter entrado em erupção na superfície de asteróides muito cedo na história do sistema solar e, em seguida, rapidamente resfriada, congelando suas propriedades originais – incluindo a sua composição e sinais paleomagnéticos -.

Os cientistas consideram os angrites como os gravadores excepcionais do sistema solar,

particularmente porque as rochas contêm também quantidades elevadas de urânio, que podem ser usado para determinar precisamente sua idade.

“As angústias são realmente espetaculares”, diz Weiss. “Muitos deles se parecem com o que poderia estar entrando em erupção no Havaí, mas eles resfriaram em um planetesimal muito precoce.”

Weiss e seus colegas analisaram quatro angrites que caíram na Terra em diferentes lugares e tempos.

“Um caiu na Argentina, e foi descoberto quando um trabalhador agrícola estava cultivando seu campo”, diz Weiss. “Parecia um artefato ou tigela indiana, e o proprietário da terra o manteve em casa por cerca de 20 anos, até que finalmente decidiu analisá-lo, e resultou ser um meteorito realmente raro”.

Os outros três meteoritos foram descobertos no Brasil, na Antártida e no deserto do Saara. Todos os quatro meteoritos foram notavelmente bem conservados, não tendo sofrido nenhum aquecimento adicional ou grandes mudanças de composição desde que eles se formaram originalmente.

Medindo o magnetismo

A equipe obteve amostras de todos os quatro meteoritos. Ao medir a proporção de urânio para chumbo em cada amostra, estudos anteriores tinham determinado que os três mais antigos se formaram em torno de 4,653 bilhões de anos atrás. Os pesquisadores então mediram a magnetização remanescente das rochas usando um magnetômetro de precisão no Laboratório de Paleomagnetismo do MIT.

“Os elétrons são pequenas agulhas de bússola, e se você alinhar um bando deles em uma rocha, a rocha se torna magnetizada”, explica Weiss. “Uma vez que eles estão alinhados, o que pode acontecer quando uma pedra esfria na presença de um campo magnético, então eles ficam assim. É isso que usamos como registros de antigos campos magnéticos.

Quando colocaram os angrites no magnetômetro, os pesquisadores observaram muito pouca magnetização remanescente, indicando que havia muito pouco campo magnético presente quando os angrites se formaram.

A equipe deu um passo adiante e tentou reconstruir o campo magnético que teria produzido os alinhamentos das rochas, ou a falta dele. Para fazer isso, eles aqueciam as amostras para cima, em seguida, esfriou-los novamente em um campo magnético controlado por laboratório.

“Podemos continuar reduzindo o campo de laboratório e podemos reproduzir o que está na amostra”, diz Weiss. “Nós achamos que apenas campos de laboratório muito fracos são permitidos, dado quão pouca magnetização remanescente é nestes três angrites.”

Especificamente, a equipe descobriu que a magnetização remanescente dos angrites poderia ter sido produzida por um campo magnético extremamente fraco de não mais de 0,6 microteslas, 4,653 bilhões de anos atrás, ou cerca de 4 milhões de anos após o início do sistema solar.

Em 2014, o grupo de Weiss analisou outros meteoritos antigos que se formaram dentro dos primeiros 2 a 3 milhões de anos do sistema solar e encontrou evidências de um campo magnético que foi cerca de 10-100 vezes mais forte – cerca de 5-50 microtesla.

“Prevê-se que, uma vez que o campo magnético caia por um fator de 10-100 no sistema solar interno, o que agora mostramos, a nebulosa solar desaparece rapidamente, dentro de 100.000 anos”, diz Weiss. “Assim mesmo se a nebulosa solar não tivesse desaparecido por 4 milhões de anos, era basicamente a sua forma externa.”

Os planetas se alinham

A nova estimativa dos pesquisadores é muito mais precisa do que as estimativas anteriores, que foram baseadas em observações de estrelas distantes.

“Além disso, o paleomagnetismo dos angrites restringe a vida da nossa própria nebulosa solar, enquanto as observações astronômicas, obviamente, medem outros sistemas solares distantes”, acrescenta Wang. “Desde que a vida da nebulosa solar afete criticamente as posições finais de Júpiter e Saturno, também afeta a formação posterior da Terra, nossa casa, bem como a formação de outros planetas terrestres”.

Agora que os cientistas têm uma idéia melhor de quanto tempo a nebulosa solar persistiu, podem também restringir-se sobre como os planetas gigantes tais como Jupiter e Saturno formaram se. Os planetas gigantes são feitos na maior parte de gás e gelo, e há duas hipóteses prevalecendo de como todo este material veio junto como um planeta.

Sugere-se que os planetas gigantes formados a partir do colapso gravitacional do gás de condensação, como o sol.

O outro sugere que eles surgiram em um processo de dois estágios chamado acreção do núcleo, em que pedaços de material esmagado e fundido juntos para formar maiores corpos rochosos e gelados. Uma vez que esses corpos eram bastante maciços, eles poderiam ter criado uma força gravitacional que atraiu enormes quantidades de gás para finalmente formar um planeta gigante.

De acordo com previsões anteriores, planetas gigantes que se formam através do colapso gravitacional do gás devem completar sua formação geral dentro de 100.000 anos. A acumulação do núcleo, em contraste, é tipicamente pensada a levar muito mais tempo, na ordem de 1 a vários milhões de anos. Weiss diz que se a nebulosa solar estivesse ao redor nos primeiros 4 milhões de anos de formação do sistema solar, isso daria suporte ao cenário de acreção do núcleo, que é geralmente favorecido entre os cientistas.

“Os gigantes de gás devem ter sido formados nos 4 milhões de anos após a formação do sistema solar”, diz Weiss. “Planetas estavam se movendo por todo o lugar, dentro e fora em grandes distâncias, e todo esse movimento é pensado ter sido impulsionado por forças gravitacionais do gás. Estamos dizendo que tudo isso aconteceu nos primeiros 4 milhões de anos. ”

Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pela NASA e um generoso presente de Thomas J. Peterson, Jr.

Publicação: Huapei Wang, e outros, “Vida da nebulosa solar confinada pelo paleomagnetism do meteorito,” Science 10 Feb 2017: Vol. 355, Edição 6325, pp. 623-627; DOI: 10.1126 / science.aaf5043

Fonte: Jennifer Chu, MIT Notícias

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