Qual a idade de cada planeta do nosso sistema solar?

Embora tenhamos uma idade precisa (e provavelmente precisa) para o sistema solar, não temos idades precisas para cada planeta.

Este impressionante retrato de Júpiter pelo Hubble foi tirado quando o planeta estava perto da oposição em 2019. Crédito: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center) e M.H. Wong (Universidade da Califórnia, Berkeley) 

Estimar idades de eventos específicos é um dos problemas mais difíceis da astrofísica. Embora tenhamos uma idade precisa (e provavelmente precisa) para o sistema solar, não temos idades precisas para cada planeta.

A idade do sistema solar vem da datação radiométrica de amostras de rochas da Terra, da Lua e de meteoritos. Se um isótopo de um elemento decai em um isótopo de outro elemento, então medir a proporção de ambos para um isótopo estável de qualquer elemento permite que você trabalhe para trás para determinar quantas meias-vidas se passaram desde a concentração inicial. (Uma meia-vida é o tempo que leva para metade de um isótopo pai radioativo [ou radionuclídeo] decair em seu produto, ou isótopo filha, com metade do pai restante.)

Isso só funciona para situações em que as concentrações elementares não se misturam entre diferentes amostras de material (por exemplo, o sistema é "fechado" – adicionar material fresco com diferentes valores iniciais do material radiogênico, ou mesmo diferenças de composição elementar em massa, invalidará a análise), tem-se elementos radioativos da meia-vida certa e esses elementos estão em concentrações grandes o suficiente para medir. Usando essa técnica, descobrimos que a idade absoluta da Terra é de 4,54 bilhões de anos, com uma incerteza de apenas 1%.

Também podemos determinar idades relativas de várias rochas usando radionuclídeos extintos, como o alumínio-26 (que decai em magnésio-26), cuja meia-vida é tão curta (0,72 milhões de anos) que suas concentrações originais são agora imensuráveis. O relógio é geralmente definido pelas concentrações iniciais encontradas em inclusões ricas em cálcio-alumínio, ou CAIs – os primeiros sólidos do sistema solar – em meteoritos, e podemos medir as idades em relação a eles.

Esta técnica dá idades relativas de meio milhão de anos para rochas dos primeiros 10 milhões de anos do início do sistema solar (como fragmentos de meteoritos ou grãos de poeira interplanetária). Outros sistemas isotópicos com meias-vidas diferentes podem ser usados para datar eventos específicos, como a formação do núcleo da Terra, que está relacionado ao impacto gigante que formou a Lua.

Nosso melhor palpite é que os planetas gigantes gasosos – Júpiter e Saturno – se formaram primeiro a partir do disco rico em gás que acompanhou a formação do proto-Sol. Dos planetas, as composições de Júpiter e Saturno são mais parecidas com o Sol. No entanto, mesmo eles têm maiores concentrações de elementos pesados (além de hidrogênio e hélio na tabela periódica) em comparação com o nosso Sol.

Esta é uma evidência de que, mesmo no início, materiais sólidos que se formaram a partir desses elementos pesados – como poeira rica em silício e oxigênio e carbono, bem como gelos que se formam a várias distâncias do Sol – desempenham um papel importante na formação do planeta.

Suspeitamos que os gigantes de gelo Urano e Netuno se formaram em seguida porque eles têm relações gás-poeira intermediárias entre os grandes gigantes gasosos e os planetas terrestres rochosos (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte). Urano e Netuno provavelmente se formaram no momento em que o disco de gás que acompanhava o Sol em formação estava se dissipando, em uma escala de tempo de menos de 10 milhões de anos.

 Ao lado de se formarem estavam os planetas rochosos do interior. Embora seus blocos de construção iniciais provavelmente tenham se unido rapidamente para formar embriões planetários, levou entre 10 milhões e 100 milhões de anos depois que o disco de gás desapareceu para que esses blocos de construção colidissem ainda mais uns com os outros e formassem os planetas terrestres que conhecemos hoje.

Podemos estimar o tempo desde que a superfície de um planeta terrestre foi "resetada" pela última vez (por exemplo, alterada globalmente, como por fluxos de lava) com base na contagem de crateras, mas esses tempos não são idades de formação. E, finalmente, os planetas anões no sistema solar externo ainda estão crescendo lentamente.

Cravar essa sequência de eventos é uma consequência também para os sistemas exoplanetários, que podemos estudar tanto com modelos teóricos quanto com observações. Um gigante gasoso semelhante a Júpiter que se forma cedo além da linha de gelo (onde é frio o suficiente para que voláteis como água, amônia e dióxido de carbono existam como gelos) provavelmente tem um forte impacto na entrega de água e outros materiais para planetas potencialmente habitáveis. A evolução e a arquitetura final dos sistemas planetários têm muito a nos dizer sobre como os planetas se formam, bem como as perspectivas de vida no universo.

E, claro, ainda temos muito a aprender quando se trata de nosso próprio sistema solar também.

Astronomy.com