O Sistema Solar continua a abrigar muitos mistérios, e Mercúrio é um excelente exemplo de um planeta cuja estrutura interna levanta questionamentos. Apesar de seu pequeno tamanho (diâmetro de apenas 2.400 km), Mercúrio possui um núcleo incomumente massivo, que compreende aproximadamente 70% de sua massa e atinge 1.800 km de diâmetro. Isso o distingue fundamentalmente da Terra e de outros planetas do nosso Sistema Solar, e não há uma explicação definitiva, mas a modelagem moderna está pronta para abordar essas questões.
A estrutura de Mercúrio vista pela missão MESSENGER. Fonte da imagem: NASA
As primeiras evidências da proporção incomum entre o núcleo de Mercúrio e o tamanho do planeta começaram a surgir com o desenvolvimento da radioastronomia na década de 1960. Dados mais abrangentes sobre Mercúrio foram coletados pela missão Mariner 10 da NASA (1975) e, mais recentemente, pela missão MESSENGER da NASA (2010-2015). Essas sondas, equipadas com instrumentos científicos, confirmaram essa anomalia, conhecida como “problema de Mercúrio”. Essa desproporção entre o núcleo metálico e o manto e a crosta de silicato desafiou os modelos padrão de formação dos planetas terrestres.
Razões Núcleo-Manto/Crosta de Mercúrio e da Terra (Comparação)
Cientistas propuseram que, no início da formação do Sistema Solar, Mercúrio foi atingido por um asteroide gigante, que removeu uma porção significativa de sua crosta e manto. A hipótese principal descreve isso como uma colisão entre o proto-Mercúrio — um embrião planetário 2,25 vezes mais massivo que o planeta atual — e um objeto seis vezes menor. Como resultado, o manto e a crosta foram em grande parte varridos, deixando um núcleo massivo com uma fina camada de silicato.
Modelagens modernas mostram que tais colisões entre objetos com massas muito diferentes eram extremamente raras no início do Sistema Solar. Elas teriam exigido órbitas de asteroides altamente excêntricas, o que deveria ser uma ocorrência rara e, portanto, tal cenário parece estatisticamente improvável.
Modelando a Colisão de Objetos de Massa Semelhante
Em um novo estudo, cientistas do Instituto de Física do Globo de Paris e da Universidade de Paris (Université Paris Cité) apresentaram um cenário alternativo: Mercúrio se formou como resultado de uma colisão superficial com um objeto de massa semelhante. Os autores enfatizam que os modelos tradicionais não levam em conta a frequência de colisões entre protoplanetas de massa semelhante. No caótico Sistema Solar inicial, onde planetesimais e embriões planetários interagiam gravitacionalmente entre si, tais eventos eram mais comuns.
“Uma colisão entre dois embriões protoplanetários de massa semelhante poderia explicar sua composição [de Mercúrio] e é um cenário muito mais plausível”, observam os pesquisadores.
Usando a hidrodinâmica de partículas suavizadas (SPH), os pesquisadores simularam o impacto do proto-Mercúrio com um objeto semelhante a uma velocidade relativa baixa e um ângulo de impacto de 32,5°. O modelo reproduziu a massa atual de Mercúrio (0,055 massas terrestres) com um erro inferior a 5%, incluindo a relação metal-silicato. Como resultado, até 60% do manto foi perdido, explicando a elevada abundância de metais. Ao contrário de cenários com massas desiguais, onde detritos retornaram ao planeta, aqui parte do material foi ejetado, preservando a desproporção núcleo-manto.
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A massa ejetada pode ter sido dispersa por outros planetesimais ou mesmo absorvida por corpos vizinhos, como Vênus em formação, o que requer estudos mais aprofundados. Isso ocorreu nas primeiras dezenas de milhões de anos do Sistema Solar, quando as condições impediram a reacreção.(devolvendo o material ejetado a Mercúrio e restaurando sua massa e proporções).
Para confirmar essa hipótese, análises geoquímicas de meteoritos e amostras de Mercúrio são necessárias. Um dia, amostras de sua superfície serão trazidas de volta à Terra. Enquanto isso, a sonda japonesa BepiColombo está a caminho de Mercúrio. Ela chegará em cerca de um ano e medirá a relação núcleo-crosta-manto com precisão ainda maior, coletando os dados mais abrangentes até o momento sobre este planeta ainda misterioso.