Como o Sistema Solar se formou?

Há bilhões de anos, a gravidade fez com que uma grande nuvem de gás e poeira sofresse colapso sobre sua própria estrutura. O resultado desse colapso é o Sistema Solar que conhecemos hoje, formado por nossa estrela, oito planetas, muitas luas e mais uma imensidão de objetos que vagam pela vizinhança que chamamos de lar na Via Láctea. Mas, afinal, como o Sistema Solar se formou exatamente?

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Além dos outros sete planetas que orbitam o Sol, nosso “quintal espacial” conta também com dezenas de luas, diversos planetas anões, milhões de asteroides, cometas e meteoroides. Assim, o Sistema Solar vai bem além dos nossos planetas vizinhos — por exemplo, além da órbita de Netuno está o Cinturão de Kuiper, região em forma de rosquinha que abriga objetos congelados e até Plutão, o planeta-anão mais famoso deste local misterioso.

Em meio a várias perguntas sobre as origens do Sistema Solar e do que há nele, está a sua formação. Graças à datação radiométrica, método que determina a taxa de decaimento radioativo de elementos, os astrônomos conseguiram determinar que a Terra e o restante do nosso sistema têm, aproximadamente, 4,6 bilhões de anos. Esse número não vem das rochas do nosso planeta, mas sim de meteoritos, fragmentos de objetos antigos do período inicial do Sistema Solar.

Embora muitas ideias na astronomia tenham passado por mudanças radicais ao longo dos tempos, a explicação de como a nossa vizinhança se formou teve relativamente poucas alterações nos últimos dois séculos — e ela surgiu com um cientista sueco, no século 18. Em 1734, o cientista e filósofo Emanuel Swedenborg, propôs que o Sistema Solar veio de uma grande nuvem de gás e poeira. Essa ideia foi reaproveitada pelo filósofo alemão Immanuel Kant, que apresentou uma teoria em que uma grande nebulosa de matéria, chamada “nebulosa solar”, fazia parte de uma nuvem ainda maior de gás e poeira.

Essa nuvem teria colapsado sobre sua própria estrutura e iniciou um movimento de rotação. Depois, foi a vez do matemático e astrônomo francês Pierre-Simon Laplace trazer suas ideias, que sugeriam que o Sol tinha uma atmosfera grande e quente que se estendia pelo Sistema Solar. Essa "nuvem protoestelar" se resfriou e contraiu, iniciando um movimento rotativo que expeliu material que originou os planetas que conhecemos. Hoje, o entendimento desse processo já se expandiu, mas o principal dele se mantém.

Como o Sistema Solar se formou

Atualmente, os astrônomos consideram que, quando a nuvem molecular começou a colapsar, ela media cerca de 100 unidades astronômicas (cada unidade equivale a à distância média entre o Sol e a Terra, de aproximadamente 149 milhões de quilômetros), e que tinha até três vezes a massa do Sol. Ainda não está claro se foi a explosão de uma supernova próxima ou algum outro evento que desencadeou esse colapso, mas, de qualquer forma, conforme ela "desmoronava" sobre sua estrutura, havia outros processos em andamento que ajudaram a acelerar o colapso da nuvem. Como resultado, a temperatura dela aumentou e ela começou um movimento rotativo.

Esse movimento distribuiu o material em um disco relativamente achatado, e a energia potencial gravitacional foi se transformando em calor. Com isso, a densidade aumentou e o disco passou a girar ainda mais rápido enquanto diminuía de tamanho; conforme cada vez mais bolsões de gás e poeira colidiam entre si e se mantinham juntos, um disco protoplanetário foi formado. Mas era no centro dele que toda a ação acontecia: ali, a protoestrela "bebê" que se tornou o Sol começou a acumular matéria. Foram necessários quase 50 milhões de anos para nossa estrela conseguir matéria o suficiente para iniciar a fusão nuclear.

Ali por perto do Sol recém-formado, a temperatura era alta o suficiente para proporcionar a formação de minerais e metais; já no outro lado do disco e mais longe do calor solar, compostos menos voláteis se formaram. Conforme o disco foi se resfriando, os sólidos se agruparam e formaram grandes blocos de massa, que de pouco a pouco foram adquirindo toda a poeira que restou. Foi assim que nasceram os planetas rochosos com núcleos metálicos, que vêm do material rochoso e quente próximo do centro do sistema. Já nas áreas mais frias, nasceram os gigantes gasosos e gelados.

Depois que o Sol se "acendeu", liberou um forte vento solar que ajudou a levar para longe do disco os detritos menores e partículas de poeira. Foi nessa etapa que os planetas gigantes gasosos pararam de "crescer" em corpos maiores. Por serem massivos, eles ajudaram na “limpeza” do disco, ajudando a agrupar fragmentos em outras regiões, como a Nuvem de Oort e o Cinturão de Asteroides entre Marte e Júpiter.

Já as rochas que conseguiram escapar estão espalhadas pelo Sistema Solar, e viajam sem rumo como asteroides que, como preservaram as condições daquele período, são excelentes objetos de estudo para os astrônomos entenderem melhor a formação da nossa vizinhança. Ao fim, os planetas rochosos passaram por um período violento, em que inúmeros objetos bombardearam a superfície desses mundos — hoje, consideramos que foi um processo assim que originou a Lua e vários outros satélites naturais de outros planetas, como os de Marte.

Perguntas ainda sem resposta 

A teoria da nebulosa solar é amplamente aceita em meio à comunidade científica, mas mesmo assim ela tem algumas perguntas que os astrônomos ainda não conseguiram responder. Por exemplo, todos os planetas em torno de uma estrela deveriam ter a mesma inclinação em relação à eclíptica, mas sabemos que os planetas internos e externos do Sistema Solar têm eixos de inclinação bastante diferentes. Além disso, ela funciona bem para descrever a formação dos mundos rochosos, mas deixa dúvidas em relação aos gasosos.

É que esses planetas massivos levam alguns milhões de anos para se formar, e esse tempo é maior do que a quantidade de gases leves disponíveis no Sistema Solar primordial — isso sem mencionar a migração dos nossos vizinhos que, quando eram “bebês”, deveriam ter espiralado até o Sol. Um modelo relativamente novo, chamado de “instabilidade do disco”, sugere que bolsões de gás e poeira se uniram no início do Sistema Solar, e formariam planetas gigantes em cerca de mil anos. Ao reter mais gases e alcançar determinada massa, eles teriam conseguido maior estabilidade orbital.

Para completar, os cientistas notaram algumas irregularidades na teoria ao estudar exoplanetas — e algumas delas têm relação com a existência dos chamados "Júpiters quentes", apelido dado a planetas gigantes gasosos que orbitam suas estrelas em períodos de apenas alguns dias. Assim, os astrônomos foram fazendo pequenos ajustes na teoria para, assim, resolver alguns destes problemas, mesmo com várias perguntas sem resposta.

Por fim, a Terra também continua guardando segredos: a evolução do Sistema Solar não acabou após os planetas serem formados, e a Terra se destaca em relação aos demais planetas rochosos devido à grande quantidade de água que existe por aqui. Contudo, nosso planeta fica em um local em que a temperatura seria alta demais para coletar água no Sistema Solar primordial, o que sugere que a água pode ter vindo para cá de alguma outra forma — de repente trazida com a colisão de cometas, por exemplo.

Fonte: Universe Today, Space.com, Astronomy, NASA, NHM