Como a colisão de um objeto gigante formou a Lua na Terra

A origem da Lua intriga a humanidade desde os primórdios, gerando indagações sobre sua aparência exata e sua influência direta nas marés oceânicas, na estabilidade climática e nos ritmos naturais de diversos organismos terrestres. Entre tantas dúvidas sobre o único satélite natural da Terra, uma se destaca: quais são as origens lunares e há quanto tempo ele orbita nosso planeta?

Hoje, a principal teoria astronômica aponta que, nas profundezas do passado terrestre — talvez nos primeiros 100 milhões de anos da história do sistema solar —, a Terra colidiu com um corpo celeste do tamanho de um planeta. Esse evento catastrófico deu origem à Lua em um período que pode ter durado apenas algumas horas. Conhecida como a hipótese do impacto gigante, essa dinâmica envolve um protoplaneta hipotético do tamanho de Marte que os astrônomos chamam de Theia. O material ejetado para a órbita pela força do impacto teria se acumulado posteriormente, formando o satélite que observamos atualmente.

O nascimento da hipótese lunar

A evolução dessa intrigante resposta para um dos maiores mistérios lunares 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 apoiavam teorias baseadas na rotação rápida da Terra bilhões de anos atrás, época em que cada dia podia durar 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, capazes de se chocar contra planetas jovens.

Avançando sobre essas ideias, outros cientistas propuseram cenários semelhantes entre a Terra primitiva e um objeto do tamanho de Marte. No início da década seguinte, o conceito conquistou seu espaço como o principal processo de formação lunar durante uma conferência marcante realizada em Kona, no Havaí, em 1984.

Evidências de uma colisão planetária

A popularidade da hipótese do impacto gigante pode ser atribuída às múltiplas linhas de evidência que sustentam o cenário de colisão. Por exemplo, os pesquisadores reconhecem há muito tempo razões semelhantes de isótopos estáveis entre as rochas lunares e as da Terra, o que sugere fortemente uma ligação entre suas origens. Além disso, o momento angular (ou rotação) incomumente alto do sistema Terra-Lua, quando comparado a observações de outros planetas rochosos, também pode ser explicado como um dos efeitos de uma colisão massiva.

Pistas adicionais aparecem na composição da lua, que revela um núcleo de ferro relativamente pequeno e menor densidade. Isso é significativo para os astrônomos, visto que um impacto gigante hipotético teria fundido o núcleo metálico do suposto protoplaneta Theia com o interior da jovem Terra, enquanto o manto mais leve e o material da crosta de ambos os mundos teriam sido deslocados e lançados em órbita, ajudando eventualmente a formar a lua.

Outra evidência importante envolve a relativa depleção de substâncias voláteis (químicos que viram gás ou vapor facilmente à temperatura ambiente) no material lunar, sugerindo que elas se perderam durante um evento extremamente energético. Essa ideia ganha força com indícios de que a lua primitiva já possuiu um oceano de magma considerável.

Novas pesquisas e o fator tempo

Ainda assim, restam questões significativas, incluindo quais condições exatas levaram ao impacto e como o material planetário resultante evoluiu até se tornar a lua atual.

Recentemente, um novo estudo conduzido por Adeene Denton, do Southwest Research Institute, e colegas do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona trouxe uma nova perspectiva à hipótese de Theia. O trabalho sugere que o suposto impacto antigo pode ter sido influenciado significativamente pelo calor e pela força física dos dois corpos em colisão.

As descobertas da equipe desafiam visões de longa data sobre a hipótese do impacto gigante, ao mesmo tempo em que dão novo suporte a outras. Por exemplo, as simulações revelaram que, enquanto alguns impactos levam à criação de um disco de detritos que mais tarde se funde em uma lua, sob outras condições, as simulações apoiam a ideia de que a lua poderia ter se formado em um período extraordinariamente curto — talvez em cerca de cinco horas.

No entanto, um dos principais problemas para determinar as condições exatas da hipótese do impacto gigante envolve o debate contínuo sobre a idade da lua.

“Há uma grande controvérsia a respeito da idade da lua”, afirmou o dr. Erik Asphaug, professor de ciência planetária no Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona e um dos coautores do novo estudo.

Em um e-mail enviado ao veículo Space, Asphaug explicou algumas das complicações decorrentes disso, já que as estimativas atuais situam a época da formação lunar entre 40 e 120 milhões de anos após a criação do sistema solar. É aí que reside parte do problema, segundo Asphaug, pois essa cronologia pode gerar impactos significativos nos modelos da colisão de Theia.

Se tivesse sido uma colisão mais precoce, Asphaug aponta que isso envolveria uma Theia mais quente devido a um maior grau de aquecimento radiogênico; por outro lado, um impacto posterior significaria uma Theia mais fria e resistente.

“Eu não acho que sabemos o suficiente ainda para dizer que a lua (e por consequência, a Terra) se formou desse jeito ou daquele outro”, disse Asphaug ao Space. “Mas saber como a temperatura afeta o resultado abre uma nova dimensão para ver o problema, e isso é sempre útil porque muda nosso referencial, como sair do carro para dar uma volta a pé.”

Para pesquisadores como Asphaug, compreender a formação da lua exige encará-la não apenas como um evento no espaço, mas também no tempo. Fazer isso permite comparações entre três métricas diferentes: decaimento isotópico, resistência do material dependente da temperatura e o registro geológico de detritos atingindo outros planetas — processo por meio do qual ele acredita que restrições mais rígidas podem ser estabelecidas sobre o momento exato em que ocorreu o impacto formador da lua.

Adeene Denton, principal autora do estudo, também destacou a introdução do componente temporal proporcionado por sua equipe, afirmando em um e-mail que o resultado do impacto pode ter dependido significativamente do momento da colisão.

“Antes, os cientistas geralmente assumiam que o resultado da colisão seria o mesmo independentemente de quando ocorresse”, escreveu Denton. “Mas agora sabemos que o efeito da temperatura nas propriedades do material, que é ditado por quão antiga e/ou fria a proto-Terra e Theia podem ser, altera as coisas substancialmente.”

Ao conectar simulações de impacto a dados relacionados ao registro geoquímico da lua, bem como a modelos de formação inicial do sistema solar, Denton acredita que o trabalho de seu grupo pode ajudar os cientistas a determinarem com mais precisão como e quando a lua se formou.

Por enquanto, sobre qual cenário possível — um evento de colisão mais cedo ou mais tarde — surge como o mais provável, Denton afirma que ainda é difícil cravar uma resposta.

“Depende de quais cenários para a formação do sistema solar você favorece”, declarou Denton. “Sou geralmente a favor de uma formação mais precoce da lua, consistente com uma fase rápida de construção de planetas no nosso sistema solar, mas não podemos negligenciar a possibilidade de que a lua tenha se formado tardiamente.”

Apesar do muito trabalho que ainda precisa ser feito, Denton e Asphaug acreditam que suas descobertas ajudam a avançar consideravelmente os esforços atuais para resolver algumas das dúvidas sobre a hipótese do impacto gigante — várias das quais persistem há muitos anos.

Para Asphaug, contudo, tais indagações persistentes podem simplesmente fazer parte do processo científico.

“A ciência tem um jeito de vagar por muito tempo até que finalmente tudo entra em foco”, concluiu Asphaug. “Acredito que isso vai acontecer, em parte graças a este trabalho, na próxima década.”