Por bilhões de anos, os asteroides do Sistema Solar estiveram envolvidos em um jogo interminável de carrinho de bate-bate, esmagando-se e se fragmentando em pedaços menores. Mas saca só: alguns astrônomos acabaram de detectar um grupo de asteroides que conseguiu, com bastante sorte, ficar intacto desde que se formou, há cerca de quatro bilhões de anos. A descoberta revela novas perspectivas sobre com o que o nosso Sistema Solar se parecia durante a fase inicial.

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Dos milhões de asteroides no Sistema Solar, cerca de um quarto esteve ligado a mais de uma centena de famílias de asteroides. Na linguagem dos astrônomos, uma “família” de asteroides é uma coleção de rochas espaciais com origem comum – um asteroide “pai” que se fragmentou após uma colisão com outra rocha. Tais colisões são certezas aproximadas no tempo cosmológicos, já que esses objetos circundam o Sol, a grande maioria junta entre Júpiter e Marte.

Até agora, algumas das famílias mais antigas de asteroides conhecidas pelos cientistas têm cerca de três bilhões de anos. Mas um novo estudo publicado nesta quinta-feira (3), na Science, sugere que existe pelo menos uma família de asteroides que é mais de um bilhão de anos mais velha, voltando para uma época em que o Sistema Solar era apenas um bebê. O estudo, liderado pelo astrônomo da CNRS Marco Delbo e pelo cientista do Southwest Research Institute Kevin J. Walsh, está dando novas informações sobre a formação do Sistema Solar quando novo e como a matéria era distribuída durante essa era primordial.

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Ilustração de artista de uma colisão de asteroides. Os fragmentos dessas colisões passam a formar uma família de asteroides. (Imagem: NASA)

Uma questão óbvia a perguntar quando se trata desse tipo de pesquisa é: como os astrônomos sabem quais asteroides pertencem à mesma família? Não é como se os astrônomos tivessem acesso a uma árvore genealógica celestial ou a uma máquina do tempo para voltar e testemunhar a colisão que produziu um conjunto de pequenos asteroides. Além do mais, muitas dessas famílias não estão mais agrupadas, tendo se afastado cada vez mais ao longo das eras.

Mas esse processo gradual de distanciamento, chamado efeito Yarkovsky, não é aleatório. Como os asteroides são gentilmente empurrados pela radiação do Sol, objetos menores começam a deriva mais rapidamente do que os maiores. Essa deriva dependente do tamanho produz uma forma identificável – um padrão em forma de V, que pode ser detectado pelos astrônomos na Terra. Medindo o diâmetro da forma em V e realizando algumas contas habilidosas, os pesquisadores conseguem calcular quando no tempo ocorreu a separação original.

Com a ajuda da equipe NEOWISE, da NASA, Delbo e Walsh analisaram meticulosamente e cruzaram os dados de asteroides recolhidos ao longo dos anos, incluindo observações feitas pelo telescópio espacial WISE, que media a radiação infravermelha de mais de 150.000 asteroides.

“Usamos uma tremenda quantidade de informações físicas sobre asteroides”, disse Delbo ao Gizmodo. “Mas nós [mesmos] não usamos um telescópio. Um pouco triste, já que eu realmente gosto de telescópios.”

Analisando esses dados, os pesquisadores conseguiram detectar o padrão característico na forma de um V na distribuição de asteroides primordiais que foram à deriva sem perturbações por bilhões de anos, longe de onde eles se formaram originalmente. E, de fato, os pesquisadores descobriram não um, mas dois tipos de asteroides antigos.

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Imagem: NASA

Os primeiros eram membros da família primordial que se formou há quatro bilhões de anos, antes de um período de grande instabilidade no início do Sistema Solar, quando os planetas gigantes se afastaram para a sua posição orbital atual. Esses asteroides de quatro bilhões de anos estão espalhados pela parte interna do Cinturão Principal e incluem muitos asteroides escuros que não estavam previamente ligados a famílias de asteroides. A descoberta permitiu aos pesquisadores, por processo de eliminação, remover todos os asteroides ligados às famílias, deixando apenas algumas pedras, todas com mais de 35 quilômetros de diâmetro.

“Estes são os mais antigos, os originais ou os planetesimais, como os chamamos”, disse Delbo. “Esses têm até mais de quatro bilhões de anos. Eles devem ser tão antigos quanto o Sistema Solar em si, que tem 4.567 bilhões de anos.”

Além do padrão em V, o formato e o tamanho dos asteroides apontam para uma origem comum e dão dicas da natureza do Sistema Solar inicial.

“O fato de esses asteroides serem escuros… nos diz, antes de mais nada, que todos podem estar relacionados”, disse Walsh. “Se houvesse uma ampla mistura de albedos [quantidade de refletividade], não sugeriria uma herança comum de uma família única.”

Além disso, Walsh disse que os asteroides escuros são tipicamente feitos de materiais primitivos. “Estes são materiais minimamente aquecidos ou processados que podem ser cheios de minerais ricos em água, que podem ser até 10% de sua massa. Eles são considerados bons candidatos a terem trazido água à Terra quando se formou e nasceu na parte externa do Sistema Solar além de Júpiter.”

O grande tamanho dos asteroides sugere que colisões grandes aconteceram naquela época, o que, surpreendentemente, não era um dado claro. Não se sabe exatamente quão grande e quão “agitado” o cinturão de asteroides era quatro bilhões de anos atrás, nem os mecanismos que causaram o movimento violento de asteroides que levou às colisões.

“Então, saber sobre essa família, sua idade e tamanho nos dá um ponto de dados para sobre como era”, disse Walsh. “Coincide com o que esperamos, que o cinturão de asteroides provavelmente fosse mais de dez vezes mais maciço há quatro bilhões de anos, mas que já estava tão agitado como o encontramos hoje.”

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O Sistema Solar era muito diferente quatro bilhões de anos atrás, com os gigantes do gás formando-se no interior. (Imagem: NASA / JPL-Caltech)

Outra implicação intrigante do estudo é que essa família de asteroides se formou quando os planetas gigantes estavam estacionados em órbitas diferentes. Os astrônomos especulam que Júpiter, Saturno, Urano e Netuno se formaram no Sistema Solar interno e depois migraram para o exterior.

“Imagina-se que isso aconteceu em algum momento há cerca de quatro bilhões de anos, e esta família muito antiga antecede esse evento”, disse Walsh. “Então, o Sistema Solar teria uma aparência muito diferente, os planetas gigantes teriam sido bem embalados e mais perto do Sol, e todo o Cinturão de Kuiper além de Neptuno teria estado presente.”

Entre os próximos passos, Walsh e Delbo gostariam de continuar encontrando mais famílias no Cinturão Principal. A primeira população de asteroides define um primeiro e crítico passo na formação dos planetas, de modo que, quanto mais aprendemos sobre eles, mais aprendemos sobre os importantes processos necessários para formar planetas.

“Além disso, queremos entender o que significa o fato de uma família de asteroides ser capaz de se formar antes dos… planetas gigantes [migrarem para o exterior],” Delbo disse ao Gizmodo. “Para existir o impacto inicial do asteroide que forma a família primordial, o Cinturão Principal deve ter sido suficientemente grande e animado o bastante para que esse impacto ocorresse. Isso é muito legal, pois podemos obter informações preciosas sobre a distribuição orbital e em massa de planetesimais no momento em que os planetas se formaram”.

Achados muito legais, na verdade. É estranhamente reconfortante saber que existe uma família que está por aí há cerca de quatro bilhões de anos.

[Science]

Imagem do topo: NASA