Uma nova pesquisa mostra que o campo magnético do Sol atraiu o ferro em direção ao centro do nosso sistema solar à medida que os planetas se formaram. Isso explica por que Mercúrio, o mais próximo do Sol, tem um núcleo de ferro maior e mais denso em relação às camadas externas do que outros planetas rochosos como a Terra e Marte. Crédito da foto: Goddard Space Flight Center da NASA
Uma nova pesquisa da Universidade de Maryland mostra que a proximidade com o campo magnético do Sol determina a composição interna de um planeta.
Um novo estudo nega a hipótese prevalecente de por que Mercúrio tem um grande núcleo em relação ao seu manto (a camada entre o núcleo e a crosta de um planeta). Por décadas, os cientistas argumentaram que as colisões com outros corpos durante a formação de nosso sistema solar destruíram grande parte do manto rochoso de Mercúrio, deixando o grande e denso núcleo de metal em seu interior. Mas uma nova pesquisa mostra que as colisões não são as culpadas – o magnetismo do sol é.
William McDonough, professor de geologia da Universidade de Maryland, e Takashi Yoshizaki da Tohoku University desenvolveram um modelo que mostra que a densidade, massa e conteúdo de ferro do núcleo de um planeta rochoso são afetados por sua distância do campo magnético solar. A descrição do modelo foi publicada na revista em 2 de julho de 2021 Avanços na ciência terrestre e planetária.
“Os quatro planetas internos do nosso sistema solar – Mercúrio, Vênus, Terra e Marte – são feitos de diferentes proporções de metal e rocha”, disse McDonough. “Há um gradiente em que o conteúdo de metal no núcleo diminui à medida que os planetas se afastam do sol. Nossa postagem explica como isso aconteceu, mostrando que a distribuição de matérias-primas no sistema solar em evolução era controlada pelo campo magnético do sol. “
McDonough desenvolveu anteriormente um modelo da composição da Terra, que é amplamente utilizado por cientistas planetários para determinar a composição de exoplanetas. (Seu trabalho seminal neste trabalho foi citado mais de 8.000 vezes.)
O novo modelo de McDonough mostra que durante a formação inicial de nosso sistema solar, quando o jovem sol era cercado por uma nuvem de poeira e gás, grãos de ferro eram atraídos para o centro pelo campo magnético do sol. À medida que os planetas começaram a se formar a partir desses aglomerados de poeira e gás, os planetas próximos ao Sol absorveram mais ferro em seu núcleo do que os mais distantes.
Os pesquisadores descobriram que a densidade e a quantidade de ferro no núcleo de um planeta rochoso se correlacionam com a força do campo magnético ao redor do Sol durante a formação do planeta. Seu novo estudo sugere que o magnetismo deve ser considerado em futuras tentativas de descrever a composição dos planetas rochosos, incluindo aqueles fora do nosso sistema solar.
A composição do núcleo de um planeta é importante para seu potencial de sustentar a vida. Na Terra, por exemplo, um núcleo de ferro fundido cria uma magnetosfera que protege o planeta dos raios cósmicos causadores de câncer. O núcleo também contém a maior parte do fósforo do planeta, que é um nutriente importante para sustentar a vida baseada no carbono.
Usando modelos existentes de formação de planetas, McDonough determinou a velocidade com que gás e poeira eram atraídos para o centro de nosso sistema solar durante sua formação. Ele levou em consideração o campo magnético que o Sol teria criado se tivesse se formado e calculou como esse campo magnético puxaria o ferro através da nuvem de poeira e gás.
Quando o sistema solar inicial começou a esfriar, a poeira e o gás que não eram atraídos pelo sol começaram a se aglomerar. Os caroços perto do sol teriam sido expostos a um campo magnético mais forte e, portanto, conteriam mais ferro do que aqueles mais distantes do sol. À medida que os aglomerados convergiam e resfriavam em planetas giratórios, as forças gravitacionais puxavam o ferro para o seu núcleo.
Quando McDonough incluiu este modelo nos cálculos da formação de planetas, ele mostrou um gradiente no conteúdo e densidade de metal que estava em perfeita concordância com o que os cientistas sabem sobre os planetas em nosso sistema solar. Mercúrio tem um núcleo metálico com cerca de três quartos de sua massa. Os núcleos da Terra e de Vênus têm apenas cerca de um terço de sua massa, e Marte, o mais externo dos planetas rochosos, tem um pequeno núcleo que tem apenas cerca de um quarto de sua massa.
Esta nova compreensão do papel do magnetismo na formação de planetas leva a uma torção no estudo de exoplanetas, já que não há atualmente nenhum método para determinar as propriedades magnéticas de uma estrela a partir de observações baseadas na Terra. Os cientistas finalizam a composição de um exoplaneta com base no espectro de luz emitido por seu sol. Diferentes elementos em uma estrela emitem radiação em diferentes comprimentos de onda, portanto, medir esses comprimentos de onda mostra do que a estrela e, presumivelmente, os planetas ao seu redor são feitos.
“Você não pode simplesmente dizer, ‘Oh, a composição de uma estrela é assim, então os planetas ao redor dela têm que ser assim’”, disse McDonough. “Agora, é preciso dizer: ‘Qualquer planeta poderia ter mais ou menos ferro, com base nas propriedades magnéticas da estrela no início do crescimento do sistema solar.'”
Os próximos passos neste trabalho serão os cientistas encontrarem outro sistema planetário como o nosso – um com planetas rochosos espalhados por grandes distâncias de seu sol central. Se a densidade dos planetas diminui à medida que irradiam do sol, como é o caso em nosso sistema solar, os pesquisadores podem confirmar esta nova teoria e concluir que um campo magnético afeta a formação do planeta.
Referência: “Composições de planetas terrestres controladas pelo campo magnético do disco de acreção” por William F. McDonough e Takashi Yoshizaki, 2 de julho de 2021, Avanços na ciência terrestre e planetária.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4
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