Os cientistas estão errados sobre Mercúrio? Seu grande coração de ferro pode ser devido ao magnetismo!

Uma nova pesquisa da Universidade de Maryland mostra que a proximidade com o campo magnético do Sol determina a estrutura interna do planeta.

Um novo estudo contradiz a hipótese prevalecente sobre por que Mercúrio tem um grande núcleo em relação à sua atmosfera (a camada entre o núcleo do planeta e a crosta). 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 e deixaram um grande e denso núcleo mineral em seu interior. Mas uma nova pesquisa revela que as colisões não são culpadas – o magnetismo do Sol é o culpado.

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. O artigo que descreve o modelo foi publicado em 2 de julho de 2021 na revista Avanços nas Ciências da Terra e Planetárias.

“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 no qual o conteúdo mineral do núcleo diminui à medida que os planetas se afastam do Sol. Nosso artigo explica como isso aconteceu, mostrando que a distribuição de matérias-primas no início do sistema solar era controlada pelo campo magnético solar. ”

McDonough desenvolveu anteriormente um modelo de formação da Terra que os cientistas planetários costumam usar para determinar a composição dos exoplanetas. (Seu artigo seminal sobre este 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 puxados em direção ao centro pelo campo magnético do sol. Quando os planetas começaram a se formar a partir de aglomerados de poeira e gás, os planetas mais próximos do Sol fundiram mais ferro em seus núcleos do que os mais distantes.

Os pesquisadores descobriram que a densidade e a porcentagem 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 levado em consideração em futuras tentativas de descrever a formação de planetas rochosos, incluindo aqueles fora do nosso sistema solar.

A composição do núcleo do planeta é importante para sua capacidade 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. A polpa também contém a maior parte do fósforo encontrado no planeta, um nutriente importante para a manutenção de uma vida baseada no carbono.

Usando modelos atuais de formação de planetas, McDonough determinou a velocidade com que o gás e a poeira estão sendo puxados para o centro de nosso sistema solar durante a formação. Ele levou em consideração o campo magnético que o Sol teria gerado quando explodiu em existência 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 haviam sido atraídos pelo sol começaram a se aglomerar. As massas mais próximas do sol podem ser expostas a um campo magnético mais forte e, portanto, conterão mais ferro do que aquelas mais distantes do sol. À medida que os aglomerados se aglutinam e se resfriam em planetas em rotação, as forças gravitacionais puxam o ferro para dentro de seu núcleo.

Quando McDonough incorporou este modelo em seus cálculos de formação planetária, ele revelou um gradiente no conteúdo mineral e densidade que combina perfeitamente com o que os cientistas sabem sobre os planetas em nosso sistema solar. Mercúrio possui um núcleo metálico que constitui cerca de três quartos de sua massa. Os núcleos da Terra e de Vênus têm apenas um terço de sua massa, e Marte, o mais distante dos planetas rochosos, tem um pequeno núcleo que não excede um quarto de sua massa.

Essa nova compreensão do papel que o magnetismo desempenha na formação dos planetas cria um obstáculo no estudo dos exoplanetas, porque atualmente não há como determinar as propriedades magnéticas de uma estrela a partir de observações baseadas na Terra. Os cientistas inferem a composição de um exoplaneta com base no espectro de luz emitido por seu sol. Diferentes elementos em uma estrela emitem radiação de diferentes comprimentos de onda, portanto, medir esses comprimentos de onda revela do que a estrela é feita e, presumivelmente, os planetas ao seu redor.

“Você não pode mais apenas dizer, ‘Oh, a composição da estrela é assim’, então os planetas ao redor devem ser assim”, disse McDonough. “Agora você tem que dizer, ‘Cada planeta pode ter mais ou menos ferro com base nas propriedades magnéticas de uma estrela no início do crescimento do sistema solar.

Os próximos passos neste trabalho são para os cientistas encontrarem outro sistema planetário como o nosso – um com planetas rochosos espalhados a grandes distâncias do sol central. Se a densidade dos planetas diminuir quando eles partem do Sol como acontece em nosso sistema solar, os pesquisadores podem confirmar esta nova teoria e concluir que o campo magnético afetou a formação dos planetas.

Referência: “Composições planetárias terrestres controladas pelo campo magnético do disco de acreção” por William F. McDonough e Takashi Yoshizaki, 2 de julho de 2021 Disponível aqui Avanços nas Ciências da Terra e Planetárias.
DOI: 10.1186 / s40645-021-00429-4