Imagine uma época no passado do Sistema Solar em que os asteróides não eram rochas sólidas, mas gotas de ferro fundido. Parece estranho, mas esse pode ter sido o caso. E nas condições certas, alguns desses asteróides teriam brotado vulcões. Um desses asteróides, Psyche, é o destino de uma missão da NASA.
Essa é a conclusão que os cientistas da Universidade de Santa Cruz chegaram a um novo estudo que será publicado em breve na Geophysical Research Letters.
Os cientistas são Francis Nimmo, professor de Ciências da Terra e do Planeta na Universidade da Califórnia, Santa Cruz (UCSC), e o estudante de pós-graduação Jacob Abrahams. Eles iniciaram essa pesquisa por causa dos planos da NASA de enviar uma espaçonave para o asteróide Psique. A psique é um asteróide único; não é apenas o maior asteróide do nosso Sistema Solar, mas parece ser o núcleo exposto de ferro e níquel de um planeta primitivo.
No caos do início do Sistema Solar, pedaços de rocha colidiram e às vezes se combinaram. Com o tempo, eles formaram pedaços cada vez maiores que acabaram se formando nos planetas rochosos. Em planetas totalmente formados como a Terra, o núcleo de ferro e níquel é enterrado sob uma crosta de silicato. É o mesmo em todos os planetas e luas terrestres e na maioria dos asteróides.
Mas alguns planetesimais teriam sofrido colisões catastróficas e suas camadas externas teriam sido arrancadas, deixando o núcleo exposto, rico em ferro fundido. Esse núcleo teria esfriado nas temperaturas geladas do espaço, com a superfície provavelmente solidificando primeiro. Isto é o que eles acham que aconteceu com Psyche.
"Um dia ele se virou para mim e disse: 'Acho que essas coisas vão entrar em erupção'."
Professor Francis Nimmo, Ciências da Terra e Planetárias da UCSC.
Antes da missão da NASA em Psyche, Nimmo se interessou por asteróides metálicos. Ele estava interessado na composição deles, e em quais pistas dessa composição poderiam ser fornecidas pelos meteoritos aqui na Terra. Ele fez o aluno Jacob Abrahams executar alguns modelos de como os asteróides se formavam e esfriavam.
Acontece que pelo menos alguns desses asteróides teriam experimentado erupções vulcânicas de ferro fundido.
"Um dia ele se virou para mim e disse: 'Acho que essas coisas vão entrar em erupção'", disse Nimmo em um comunicado à imprensa. "Eu nunca pensei nisso antes, mas faz sentido porque você tem um líquido flutuante sob uma crosta densa, então o líquido quer chegar ao topo".
Esses ferro-vulcões não teriam entrado em erupção em todos esses asteróides expostos. Eles teriam que ser maciços o suficiente para que a superfície esfriasse e solidificasse rapidamente, enquanto o núcleo permanecesse derretido. Mas nem todos eles teriam se comportado dessa maneira.
"Em alguns casos, cristalizaria do centro para fora e não teria vulcanismo, mas alguns cristalizariam de cima para baixo, para que você tenha uma folha de metal sólida na superfície com metal líquido por baixo", disse Nimmo.
Nestes asteróides metálicos, a crosta solidificada teria comprimido o núcleo flutuante e derretido. Isso teria mantido o ferro fundido trancado no núcleo. Mas, com o tempo, haveria mudanças na crosta.
A crosta esfriava, e a compressão e o resfriamento formavam rachaduras por estresse e falhas na crosta. O núcleo fundido era mais flutuante e estaria sob pressão. À medida que rachaduras e falhas se formavam, o ferro fundido teria escapado, criando ferro-vulcões.
"... nada como os fluxos de lava espessos e viscosos que você vê no Havaí."
Professor Francis Nimmo, Ciências da Terra e Planetárias da UCSC.
Não sabemos como seriam exatamente esses ferro-vulcões. Mas, de acordo com os dois pesquisadores, existem pelo menos algumas possibilidades. dependendo em grande parte da composição da rocha derretida.
"Se for principalmente ferro puro, você terá erupções de fluxos superficiais de baixa viscosidade se espalhando em folhas finas, para que nada como os fluxos de lava espessos e viscosos que você vê no Havaí", disse Abrahams. "No outro extremo, se houver elementos leves misturados e gases que se expandem rapidamente, você pode ter um vulcanismo explosivo que pode deixar poços na superfície".
É improvável que a missão Psyche da NASA seja capaz de ver qualquer evidência clara desse ferro-vulcanismo. Tudo aconteceu bilhões de anos atrás, e colisões e desgaste teriam moldado a superfície de asteróides como Psyche desde então. "Não está claro como eles podem ser agora", disse Abrahams.
Mas ainda pode haver alguns sinais desses vulcões de ferro. Pode haver variações na cor do material na superfície. Pode até haver alguns orifícios vulcânicos. Mas não espere cones de lava.
A missão Psyche não é estritamente sobre encontrar evidências de atividade vulcânica; tem outros objetivos científicos. De fato, de acordo com Nimmo, o melhor lugar para encontrar provas de atividade ferro-vulcânica em asteróides como Psyche pode ser em asteróides metálicos aqui na Terra.
"Existem muitos desses meteoritos metálicos e, agora que sabemos o que estamos procurando, podemos encontrar evidências de vulcanismo neles", disse Nimmo. “Se o material explodisse na superfície, esfriaria muito rápido, o que seria refletido na composição do meteorito. E pode ter buracos deixados ao escapar do gás.
O par de cientistas apresentou esses resultados em uma recente Conferência de Ciência Lunar e Planetária e descobriu que outra equipe de pesquisa havia chegado à mesma conclusão. Um resumo dos resultados dessa equipe está aqui.
Estes são resultados interessantes, em parte devido à imagem que pintam. Um planetesimal, ou protoplaneta, viajando pelo antigo Sistema Solar, sofre uma colisão catastrófica. A superfície é removida, deixando apenas um núcleo fundido. A superfície esfria, prendendo o núcleo derretido por baixo, apenas para escapar em ferro-vulcões, à medida que as tensões forçam rachaduras na superfície.
"Não é uma idéia chocante, mas nunca pensamos em vulcanismo de ferro antes, então é algo novo e interessante investigar", disse Abrahams.
A missão Psyche da NASA está programada para ser lançada em 2022. Em 2026, chegará a Psyche e passará 21 meses orbitando o asteróide, mapeando suas características de superfície e estudando suas outras propriedades. A sonda incluirá vários instrumentos:
- Impressora multiespectral
- Espectrômetro de raios gama e nêutrons
- Magnetômetro
- Investigação da ciência da gravidade X-Band
A missão Psyche também testará um novo sistema de comunicação a laser chamado Deep Space Optical Communication (DSOC.)
Fontes:
- Comunicado de imprensa: Vulcões de ferro podem ter explodido em asteróides metálicos
- Artigo: Ferrovolcanismo: Vulcanismo de Ferro em Asteróides Metálicos
- Visão Geral da Missão Psique da NASA
