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Uma equipe do Southwest Research Institute realizou simulações de partículas suavizadas de alta resolução de um projétil grande e diferenciado atingindo o início de Marte após a formação de seu núcleo e manto. As partículas do núcleo e do manto do projétil são indicadas pelas esferas marrom e verde, respectivamente, mostrando concentrações locais dos materiais do projétil assimilados no manto marciano. Crédito: Southwest Research Institute
O sistema solar primitivo era um lugar caótico, com evidências indicando que Marte provavelmente foi atingido por planetesimais, pequenos protoplanetas de até 1.200 milhas de diâmetro, no início de sua história. Os cientistas do Southwest Research Institute modelaram a mistura de materiais associados a esses impactos, revelando que o Planeta Vermelho pode ter se formado em uma escala de tempo mais longa do que se pensava anteriormente.
Uma importante questão em aberto na ciência planetária é determinar como Marte se formou e até que ponto sua evolução inicial foi afetada por colisões. É difícil responder a essa pergunta, uma vez que bilhões de anos de história apagaram constantemente evidências de eventos de impacto inicial. Felizmente, parte dessa evolução é registrada em meteoritos marcianos. Dos aproximadamente 61.000 meteoritos encontrados na Terra, acredita-se que apenas cerca de 200 sejam de origem marciana, ejetados do Planeta Vermelho por colisões mais recentes.
Esses meteoritos exibem grandes variações de elementos que adoram ferro, como tungstênio e platina, que têm uma afinidade moderada a alta por ferro. Esses elementos tendem a migrar do manto de um planeta para o núcleo central de ferro durante a formação. Evidências desses elementos no manto marciano, amostrados por meteoritos, são importantes porque indicam que Marte foi bombardeado por planetesimais algum tempo após o término de sua formação primária. O estudo de isótopos de elementos específicos produzidos localmente no manto através de processos de decaimento radioativo ajuda os cientistas a entender quando a formação do planeta estava completa
Os cientistas desenvolveram esta ilustração de quão cedo Marte pode parecer, mostrando sinais de água líquida, atividade vulcânica em larga escala e bombardeio pesado de projéteis planetários. O SwRI está modelando como esses impactos podem ter afetado o início de Marte para ajudar a responder a perguntas sobre a história evolutiva do planeta. Crédito: SwRI / Marchi
"Sabíamos que Marte recebeu elementos como platina e ouro de colisões grandes e precoces. Para investigar esse processo, realizamos simulações de impacto na hidrodinâmica de partículas suavizadas", disse a Dra. Simone Marchi, autora de um artigo da Science Advances que descreve esses resultados. "Com base em nosso modelo, as colisões iniciais produzem um manto marciano heterogêneo, semelhante a um bolo de mármore. Esses resultados sugerem que a visão predominante da formação de Marte pode ser influenciada pelo número limitado de meteoritos disponíveis para estudo".
Com base na proporção de isótopos de tungstênio nos meteoritos marcianos, argumentou-se que Marte cresceu rapidamente em cerca de 2 a 4 milhões de anos depois que o Sistema Solar começou a se formar. No entanto, colisões grandes e precoces podem ter alterado o balanço isotópico do tungstênio, o que poderia suportar uma escala de tempo de formação de Marte de até 20 milhões de anos, como mostra o novo modelo.
"Colisões por projéteis grandes o suficiente para ter seus próprios núcleos e mantos podem resultar em uma mistura heterogênea desses materiais no início do manto marciano", disse o co-autor Dr. Robin Canup, vice-presidente assistente da Divisão de Ciência e Engenharia Espacial do SwRI. "Isso pode levar a diferentes interpretações sobre o momento da formação de Marte do que aquelas que assumem que todos os projéteis são pequenos e homogêneos".
Os cientistas do Southwest Research Institute modelaram um projétil impactando o início de Marte, usando um código hidrodinâmico de partículas suavizadas. A simulação contém cerca de 1,2 milhão de partículas para representar Marte e o projétil. O projétil tem cerca de 2.000 km de diâmetro e atinge Marte a 10 km / s em um ângulo de 45 graus da superfície perpendicular. O núcleo do projétil e as partículas do manto são indicadas pelas esferas marrom e verde, respectivamente; enquanto as partículas marcianas são cinza escuro para o núcleo e cinza claro para o manto. No final do filme, as partículas marcianas são renderizadas como semi-esferas semi-transparentes para permitir melhor visibilidade da deposição heterogênea de materiais projetados. As partículas pré-impacto têm um tamanho característico de cerca de 50 a 60 km. Crédito: SwRI / Marchi
Os meteoritos marcianos que aterrissaram na Terra provavelmente se originaram de apenas algumas localidades ao redor do planeta. A nova pesquisa mostra que o manto marciano poderia ter recebido adições variadas de materiais projetáveis, levando a concentrações variáveis de elementos que adoram ferro. A próxima geração de missões em Marte, incluindo planos para devolver amostras à Terra, fornecerá novas informações para entender melhor a variabilidade dos elementos que amam ferro nas rochas marcianas e a evolução inicial do Planeta Vermelho.
"Para entender completamente Marte, precisamos entender o papel que as colisões mais antigas e energéticas tiveram em sua evolução e composição", concluiu Marchi.
O artigo "Um manto marciano composicionalmente heterogêneo devido ao acúmulo tardio" será publicado no Science Advances em 12 de fevereiro de 2020.
Explorar mais
Mais informações: S. Marchi el al., "Um manto marciano composicionalmente heterogêneo devido à acumulação tardia", Science Advances (2020). advances.sciencemag.org/content/6/7/eaay2338
Informações da revista: Science Advances
Fornecido pelo Southwest Research Institute
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public
(SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and
Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se
membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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