Tecnologia Científica

Simulações de supercomputadores podem desvendar o mistério da formação da Lua
Os pesquisadores realizaram simulações para rastrear o material da Terra primitiva e Theia por quatro dias após a colisão, em seguida, executaram outras simulações após girar Theia como uma bola de bilhar.
Por Durham University - 03/12/2020


Imagem estática de uma seção transversal de uma simulação 3D executada por pesquisadores investigando como uma colisão entre a Terra primitiva e um objeto do tamanho de Marte pode ter levado à formação da lua. Crédito: Sergio Ruiz-Bonilla

Os astrônomos deram um passo para entender como a Lua pode ter se formado a partir de uma colisão gigante entre a Terra primitiva e outro objeto massivo 4,5 bilhões de anos atrás.

Cientistas liderados pela Durham University, no Reino Unido, fizeram simulações de supercomputador na instalação DiRAC High-Performance Computing para enviar um planeta do tamanho de Marte - chamado Theia - colidindo com a Terra primitiva.

Suas simulações produziram um corpo orbital que poderia potencialmente evoluir para um objeto semelhante à lua.

Embora os pesquisadores tenham o cuidado de dizer que esta não é uma prova definitiva da origem da Lua, eles acrescentam que pode ser um estágio promissor para entender como nosso vizinho mais próximo pode ter se formado.

Os resultados foram publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .

Acredita-se que a Lua se formou em uma colisão entre a Terra primitiva e Theia, que os cientistas acreditam poder ser um planeta antigo em nosso sistema solar, do tamanho de Marte.

"Pode haver uma série de colisões possíveis que ainda precisam ser investigadas que podem nos levar ainda mais perto de entender como a Lua se formou em primeiro lugar."


Os pesquisadores realizaram simulações para rastrear o material da Terra primitiva e Theia por quatro dias após a colisão, em seguida, executaram outras simulações após girar Theia como uma bola de bilhar.

A colisão simulada com a Terra primitiva produziu resultados diferentes, dependendo do tamanho e da direção do giro inicial de Theia.

Em um extremo, a colisão fundiu os dois objetos, enquanto no outro houve um impacto de bater e correr.

É importante notar que a simulação em que nenhum spin foi adicionado a Theia produziu um aglomerado autogravitante de material com uma massa de cerca de 80 por cento da Lua, enquanto outro objeto semelhante à Lua foi criado quando uma pequena quantidade de spin foi adicionada.

O aglomerado resultante, que se estabelece em uma órbita ao redor da Terra pós-impacto, cresceria ao varrer o disco de destroços ao redor de nosso planeta.

A aglomeração simulada também tem um pequeno núcleo de ferro, semelhante ao da Lua, com uma camada externa de materiais composta da Terra primitiva e de Theia.

Análises recentes das taxas de isótopos de oxigênio nas amostras lunares coletadas pelas missões espaciais Apollo sugerem que uma mistura de material da Terra primitiva e do impactor pode ter formado a lua.
 
O autor principal Sergio Ruiz-Bonilla, um Ph.D. pesquisador do Instituto de Cosmologia Computacional da Universidade de Durham, disse: "Ao adicionar diferentes quantidades de spin a Theia em simulações, ou por não ter nenhum spin, dá-lhe toda uma gama de resultados diferentes para o que poderia ter acontecido quando a Terra primitiva era atingido por um objeto enorme há bilhões de anos.

"É emocionante que algumas de nossas simulações tenham produzido esse aglomerado orbital de material que não é muito menor do que a Lua, com um disco de material adicional ao redor da Terra pós-impacto que ajudaria o aglomerado a crescer em massa com o tempo.

"Eu não diria que esta é a Lua, mas certamente é um lugar muito interessante para continuar procurando."

A equipe de pesquisa liderada por Durham agora planeja fazer mais simulações alterando a massa, velocidade e taxa de rotação do alvo e do impactador para ver o efeito que isso tem na formação de uma lua potencial.

O coautor Dr. Vincent Eke, do Instituto de Cosmologia Computacional da Durham University, disse: "Obtemos uma série de resultados diferentes, dependendo se introduzimos ou não o spin em Theia antes que ele colida com a Terra primitiva.

“É particularmente fascinante que, quando nenhum giro ou muito pouco giro é adicionado a Theia, o impacto com a Terra primitiva deixa um rastro de detritos para trás, que em alguns casos inclui um corpo grande o suficiente para merecer ser chamado de proto-lua.

"Pode haver uma série de colisões possíveis que ainda precisam ser investigadas que podem nos levar ainda mais perto de entender como a Lua se formou em primeiro lugar."

 

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