Vesta e a missão Dawn: novas dúvidas sobre o núcleo e a diferenciação

Vesta, o segundo maior objecto do cinturão principal de asteróides, continua a concentrar uma atenção científica considerável.

Ao contrário de muitos asteróides mais pequenos, frequentemente vistos como fragmentos resultantes de colisões, os investigadores consideram que Vesta - tal como os outros três grandes corpos do cinturão - poderá ser primordial e ter resistido praticamente intacto ao longo de milhares de milhões de anos.

Vesta, protoplanetas e a diferenciação

Durante muito tempo, admitiu-se que Vesta estava a caminho de se tornar um planeta e que os planetas rochosos do Sistema Solar terão começado como protoplanetas semelhantes. Contudo, trabalho recente está a pôr em causa essa ideia.

Uma característica marcante dos planetas rochosos é a diferenciação: a existência de um núcleo, um manto e uma crosta, formados quando o corpo está em estado fundido. Nessa fase, os materiais separam-se de acordo com a densidade, com os elementos mais pesados a afundarem em direcção ao centro.

É por isso que a Terra tem um núcleo denso rico em ferro e níquel, enquanto a crosta é dominada por elementos como o oxigénio e a sílica.

Durante décadas, considerou-se que Vesta seguia o mesmo padrão. A hipótese de um núcleo, manto e crosta era amplamente aceite. No entanto, uma reavaliação baseada em dados da missão Dawn, da NASA, aponta para um interior mais uniforme do que se pensava.

O estudo chama-se "Um pequeno núcleo em Vesta inferido a partir das observações da Dawn". O autor principal é Ryan Park, Cientista Sénior de Investigação no Laboratório de Propulsão a Jacto (JPL) da NASA.

"As nossas conclusões mostram que a história de Vesta é muito mais complexa do que se acreditava, moldada por processos únicos como a diferenciação planetária interrompida e colisões em fases tardias." - Ryan Park, NASA/JPL

O que a missão Dawn observou em Vesta

A sonda Dawn permaneceu em Vesta durante 14 meses, a partir de Julho de 2011, antes de seguir para Ceres. Ao visitar estes protoplanetas, a missão procurava esclarecer as condições do Sistema Solar muito jovem.

A Dawn mediu as abundâncias de elementos formadores de rocha, incluindo oxigénio, magnésio, alumínio, silício, cálcio, titânio e ferro.

Vesta tem cerca de 525 km de diâmetro, e análises iniciais com base nos dados da Dawn indicavam a presença de um núcleo rico em ferro. Um artigo de 2012 referia que o seu "tamanho médio do núcleo (tamanho equivalente de um núcleo esférico) tem um raio de 107 a 113 km".

No mesmo trabalho, os autores afirmavam também que "a exploração da Dawn confirmou que Vesta é um protoplaneta sobrevivente … que parece ter acumulado material cedo e diferenciado, formando um núcleo de ferro que poderá ter sustentado um dínamo magnético".

A investigação agora publicada entra em choque com essa conclusão.

O momento de inércia e um interior mais uniforme

"A estrutura interior de grande escala de Vesta tinha sido anteriormente limitada sobretudo com base nos dados de gravidade e de forma obtidos pela missão Dawn", escrevem Park e os co-autores. "No entanto, esses dados por si só continuam a permitir um vasto leque de possibilidades quanto ao estado de diferenciação do corpo."

Segundo os autores, uma peça-chave para resolver o problema é o momento de inércia, um conceito fundamental da física que descreve o modo como um objecto resiste à rotação.

Quando um corpo roda em torno do seu eixo, diferentes regiões ficam a distâncias distintas desse eixo. Ao determinar o momento de inércia de Vesta, os cientistas estão, na prática, a inferir como a massa se distribui desde o interior até à superfície.

O novo estudo apresenta uma medição actualizada do momento de inércia de Vesta. O resultado sugere que o objecto poderá não estar tão diferenciado quanto se pensava e poderá mesmo não possuir um núcleo claramente definido.

Os novos dados "sugerem que o interior de Vesta tem uma estratificação de densidade limitada por baixo da sua crosta dominada por howardite–eucrite–diogenite", escrevem os autores.

A equipa concluiu que a densidade do manto de Vesta é mais elevada do que se estimava e que existe apenas um contraste reduzido entre a densidade do manto e a do eventual núcleo. Em termos práticos, isto significa que Vesta pode não ter núcleo - ou, na melhor das hipóteses, ter um núcleo muito pequeno.

Seth Jacobson, co-autor do artigo e professor assistente em Ciências da Terra e do Ambiente na Universidade Estatal de Michigan, afirmou num comunicado de imprensa: "A ausência de um núcleo foi muito surpreendente. É uma forma realmente diferente de pensar sobre Vesta."

Duas hipóteses para explicar Vesta sem um núcleo bem definido

Esta reinterpretação lança dúvidas sobre a verdadeira natureza de Vesta. Para explicar o cenário, os investigadores avançam duas hipóteses.

A primeira é que Vesta estaria a progredir para uma diferenciação completa, mas o processo terá sido interrompido. O corpo começou a fundir, a diferenciação iniciou-se, mas o arrefecimento ocorreu antes de o processo ficar concluído.

A superfície de Vesta é coberta por rocha basáltica de origem lávica, o que indica que houve fusão e algum grau de diferenciação. Isto contrasta com a maioria dos asteróides, que tendem a exibir superfícies mais semelhantes a cascalho.

Neste enquadramento, "o interior de Vesta não sofreu diferenciação completa devido a acumulação tardia", escrevem os autores.

A segunda hipótese propõe que Vesta seja, na realidade, um fragmento arrancado de um planeta em crescimento no Sistema Solar. Jacobson já tinha levantado esta possibilidade numa conferência, com o objectivo de levar outros investigadores a considerar que certos meteoritos podem ser detritos de colisões durante a época de formação planetária.

"Esta ideia passou de uma sugestão algo disparatada para uma hipótese que agora estamos a levar a sério, devido a esta nova análise dos dados da missão Dawn da NASA", disse Jacobson.

Reprocessamento dos dados da Dawn e as incertezas em aberto

Com o passar do tempo desde a recolha dos dados da Dawn, os cientistas melhoraram a calibração dessas medições. Park, Jacobson e os restantes co-autores decidiram, por isso, voltar a avaliar e a reprocessar as medições de Vesta.

"Durante anos, dados de gravidade contraditórios das observações da Dawn em Vesta criaram enigmas", afirmou Park. "Depois de quase uma década a refinar as nossas técnicas de calibração e processamento, obtivemos um alinhamento notável entre os dados radiométricos da Rede de Espaço Profundo da Dawn e as imagens registadas a bordo.

"Ficámos entusiasmados por confirmar a força destes dados na revelação do interior profundo de Vesta. As nossas conclusões mostram que a história de Vesta é muito mais complexa do que se acreditava, moldada por processos únicos como a diferenciação planetária interrompida e colisões em fases tardias.""

Ainda não é possível saber qual das hipóteses está correcta; só investigação adicional poderá resolver o problema. Parte da incerteza vem de um tipo de meteoritos, os meteoritos HED, que os cientistas acreditam ter origem em Vesta - e que, à primeira vista, não parecem compatíveis com uma diferenciação incompleta.

"Temos mesmo muita confiança de que estes meteoritos vieram de Vesta", disse Jacobson. "E estes não mostram evidência óbvia de diferenciação incompleta."

A hipótese alternativa - a de que Vesta seja um pedaço de um planeta diferenciado dos primórdios do Sistema Solar - também permanece por demonstrar.

Os cientistas consideram que, durante a formação dos planetas rochosos, as colisões foram frequentes, permitindo que o material se agregasse em corpos cada vez maiores. Mas nem todas as colisões teriam resultado em crescimento: algumas podem ter arrancado grandes fragmentos de planetas em formação que ainda estavam a diferenciar-se.

"Vesta poderia ser o produto ejectado de um evento de impacto catastrófico num corpo precursor diferenciado", afirma o artigo.

Apesar de a equipa não conseguir provar de forma definitiva qual o cenário correcto, o estudo introduz uma dúvida significativa em ideias anteriormente confortáveis. A noção estabelecida de que Vesta seria um núcleo planetário que nunca chegou a crescer muito fica agora profundamente abalada.

"Já não é verdade que a colecção de meteoritos de Vesta seja uma amostra de um corpo no espaço que falhou em tornar-se um planeta", disse Jacobson no comunicado de imprensa. "Isto pode ser parte de um planeta antigo, antes de ter crescido até ficar completo. Só que ainda não sabemos de que planeta se trata."

Este artigo foi originalmente publicado pelo Universo Hoje. Leia o artigo original.