A dança dos planetas

Por Abner Santos

Existe um conceito da física muito aplicado à astronomia e astrobiologia que pode ser mais facilmente compreendido por dançarinos.

Quando uma bailarina está girando, uma das formas que ela encontra de desacelerar ou acelerar o giro é abrindo ou fechando os braços e pernas. Isso pode ser explicado pela distribuição da massa da bailarina em relação ao seu eixo de rotação. Quanto mais afastada estiver a massa (braços e pernas da bailarina) do eixo de rotação, mais difícil será para girá-la. Esse padrão de conservação de energia faz com que ao aproximar os braços do corpo, a velocidade do giro aumente e, ao afastar, diminua. Essa é uma propriedade da mecânica chamada de momento angular.

Bailarinas e planetas, guardadas as devidas proporções, obedecem as mesmas leis da física.

Em “a” o giro é consideravelmente mais lento do que em “b”

Em astronomia esse conceito é muito importante para explicar qualquer padrão de órbita, seja de planetas ao redor do sol ou das luas e seus respectivos planetas. Mas esse conceito se torna especialmente evidente nos chamados “sistemas binários”.

Costumamos pensar que as estrelas no céu são sóis distantes e solitários, vagando como transeuntes estelares ao redor de um buraco negro super massivo que organiza a via láctea como um ralo rodopiante de estrelas que giram ao redor dele. (Sim, estamos orbitando o centro da galáxia, e os dinossauros viveram do outro lado da via láctea). Mas essa nossa percepção do céu foi- pelo menos a parte do “solitários”- mudada por William Herschel em 1802, quando ele escreveu:

“Se, ao contrário, duas estrelas estão realmente situadas bem próximas uma da outra e, ao mesmo tempo, isoladas de tal jeito que não são afetadas materialmente pela atração de estrelas próximas, tais estrelas compõem um sistema à parte e permanecem unidas pela ligação gravitacional mútua. Este sistema deve ser chamado de um sistema binário real; e quaisquer duas estrelas assim conectadas formam um sistema sideral binário.”

Em suas observações astronômicas Herschel percebeu que a maioria das estrelas tinha uma ou duas companheiras, orbitando o mesmo centro de massa comum e compartilhando planetas. Sistemas solares de dois ou mais sóis. Surpreendentemente percebeu que, na verdade, estrelas não-binárias, como nosso sol, eram uma exceção. O estudo da luz desses sistemas nos ajudou a compreender a razão das variações periódicas no brilho de algumas estrelas, questão que havia séculos perturbava astrônomos.

Uma binária eclipsante, com indicação da variação de intensidade

Mas sistemas binários não são apenas uma curiosidade excêntrica de estrelas longínquas. Na verdade, eles podem explicar o porque da Terra ser tão habitável por tanto tempo. Na minha visão, estamos em um sistema binário planetário. Se estivéssemos em Marte, em uma linda noite estrelada, esperando pela visão da lua, que moveu apaixonadamente os humanos na Terra por toda sua existência, ficaríamos decepcionados.

Marte tem duas luas: Deimos e Fobos. Deimos tem 12x10km, e Fobos tem 20x28km. Pelas medidas, já devem ter percebido que nenhuma delas chega a ser esférica. Nossa lua tem 10.000km de circunferencia. A Terra tem 40.000km de circunferência. Onde já se viu uma lua com um quarto do tamanho do planeta-mãe? Proporcionalmente, a Terra tem a maior “lua” do sistema solar. Mas eu considero a lua um planeta anão. Sou uma autoridade científica? Não. Mas eu posso argumentar, afinal, o conceito de planeta, de planeta anão, de lua, é mais um debate do que uma verdade que vem da natureza.

A Terra, Mercúrio e a lua em comparação.

A lua é um corpo consideravelmente maior do que a maioria dos objetos que consideramos planetas anões. E na verdade, mesmo dentre milhares de luas conhecidas no nosso sistema solar, a nossa é a quinta maior. A única esférica de um planeta rochoso. Na verdade, Mercúrio, o planeta mais próximo do sol, que é, sem debate, um planeta, não é muito maior do que a nossa lua. A partir da superfície dos planetas, nenhum luar no sistema solar seria nem de perto parecido com o nosso. Isso ocorre porque, na verdade, estamos vendo outro planeta no nosso céu. Ou um planeta anão, se preferir.

A Terra e nossa Lua, em escala comparativa com alguns planetas anões do sistema solar.

O que significa admitir que a Lua é um planeta anão e não uma “lua”? Paradoxalmente, demos o nome de “lua” para os outros satélites de forma genérica, e nossa definição de satélite natural ficou centrada, justo na nossa lua que, na verdade, é fundamentalmente diferente das “outras luas”. Por ser um planeta – e não uma lua- a influência desse corpo no destino da Terra é imensa e as interações foram muito mais profundas. Sem a lua, a Terra poderia ser algo parecido com Vênus. Mas para compreender as implicações astrobiológicas da interação Terra-Lua, precisamos entender o movimento de dança que esse sistema está lentamente performando ao longo das eras.

Como uma bailarina abrindo seus braços, a Terra e a Lua estão se afastando, e a rotação da Terra, desacelerando. Cada dia na Terra é ligeiramente mais longo do que o último, nada perceptível nas nossas escalas de tempo de vida ou históricas, mas que deixou grandes marcas na história da vida. Diferente da bailarina, que desacelera porque abre os braços, a Terra e a Lua se afastam (abrem os braços) porque a rotação é desacelerada. O freio, aquilo que tem desacelerado a rotação da Terra e alterado o momento angular do sistema afastando a lua, são as marés. Trilhões de toneladas de água são deslocadas pela imensa influência gravitacional da nossa lua, uma força grande o suficiente para desacelerar a rotação do planeta em escalas de tempo profundo. A lua está hoje 18 vezes mais longe do que quando se formou, há 4,5 bilhões de anos, afastando-se da Terra a uma velocidade de 3,78 centímetros por ano. Praticamente na velocidade em que nossas unhas crescem.

Acredita-se que no período de bombardeamento intenso, compreendido há cerca de 4,6 bilhões de anos atrás, dois protoplanetas – que seriam bolas gigantes de magma percorrendo órbitas caóticas em um cenário mais caótico ainda de gases superaquecidos e meteoritos dos entornos de uma estrela recém formada- se chocaram violentamente. O choque produziu um único corpo que originou a Terra, orbitado por um gigantesco anel de destroços. Sim, durante alguns milhões de anos, enquanto os oceanos se formavam, a Terra tinha um exuberante anel, talvez mais chamativo que o de Saturno. Pode ser que a lua tenha se formado a partir da matéria deste anel.

Essa simulação de um momento na juventude do nosso sistema deixa evidente sua natureza binária.

Os dias na Terra primitiva, uma bailarina planetária com os braços bem fechados, eram bastante diferentes. 3,8 bilhões de anos atrás, quando acredita-se que a vida tenha surgido, nossos dias duravam apenas 4 horas. Bilhões de anos se passaram até que a vida multicelular prosperasse, há cerca de 545 milhões de anos atrás, no Cambriano, período que sediou o maior evento de complexificação ecológica e diversificação anatômica e fisiológica dos animais, o dia durava 21 horas. Se pudéssemos enxergar através dos olhos daqueles animais bizarros que primeiro viram os mares rasos à noite, veríamos uma lua gigante em um céu muito mais claro. Fósseis de moluscos que conservam a mesma forma há milhões de anos são usados para determinar indiretamente a distancia da lua ao longo das eras.

Alguns animais imprimem seus padrões de crescimento em seus esqueletos. Como os lagartos que não produzem calor corporal e crescem mais no verão do que no inverno, deixando intervalos de crescimento nas camadas de seus ossos. Mas esse princípio é particularmente didático em conchas. Em algumas delas, podemos ver registrados até mesmo os dias de crescimento. A precisão é tamanha que foi possível deduzir, a partir da comparação entre conchas fósseis de náutilos e suas versões atuais viventes, o quanto a lua se afastou desde então, a partir da variação da duração do dia impressa nas camadas das conchas.

A forma do náutilo sofreu poucas modificações em milhões de anos, é considerado um fóssil vivo. Seu mundo, no entanto, mudou muito.

A Lua também foi um fator importante no desenvolvimento das condições para que a vida prosperasse. O movimento da lua em torno da Terra revolve e movimenta o magma (rocha derretida) no interior do manto terrestre, criando energia e calor. Mas mais importante, revolve e movimenta um núcleo externo de ferro níquel líquido, em um movimento que cria o campo eletromagnético da Terra que protege a superfície do planeta – juntamente com a camada de ozônio- de uma quantidade intolerável de radiação emitida pelo sol. Sem um campo eletromagnético forte, é possível que os ventos solares já pudessem ter destruído a própria atmosfera e secado os oceanos. Pergunte à Marte sobre as consequências da ausência de um campo eletromagnético. A magnetosfera é uma heroína subestimada na história da vida. E é plausível supor que o afastamento da lua enfraqueça o campo magnético ao longo do tempo, nos deixando cada vez mais vulneráveis.

Como a magnetosfera protege a Terra da matéria plasmática ejetada pelo sol.

Quando os dias eram mais curtos e a lua estava mais perto as marés eram uma força tão drástica, que podem ter até mesmo interferido na formação dos continentes. As marés eram eventos muito energéticos. Tão energéticos que produziram um tipo de fóssil muito peculiar, que não é um organismo, e sim uma estrutura biossedimentar: os estromatólitos. Durante bilhões de anos, os estromatólitos foram o registro mais comum da vida na terra, se não o único direto. Eles eram formados quando uma camada de microorganismos fotossintetizantes formava um biofilme na superfície do sedimento marinho mais raso. As marés vinham e cobriam com areia aquela película verde, que se formava novamente, acima da areia. Esse padrão acabava formando domos, ou até paredes, os estromatólitos. Em Shark Bay, Austrália, estão os únicos estromatólitos viventes.

Os estromatólitos em Shark Bay.

Eu poderia continuar com alguns exemplos impressionantes de como este movimento de dança de nossa bailarina cósmica interferiu no desenvolvimento da vida na Terra, mas não é essa a ideia que eu quero passar. Frequentemente, em nossa arrogância acadêmica, desprezamos conhecimentos não-científicos como formas legítimas de compreender e explicar o mundo. A astrobiologia é uma ciência interdisciplinar, usa elementos da física, astronomia, biologia, geologia, química, para explicar o mundo em que vivemos e as possibilidades da vida fora da Terra. Mas o que realmente permitiu que eu compreendesse o gracioso movimento que nosso sistema binário performa, foi a dança. Talvez porque ela esteja mais presente de forma prática no nosso dia a dia, do que o efeito do momento angular em sistemas binários, que é uma abstração. A dança é bastante prática, além de também ser conhecimento (Não do tipo valorizado cientificamente).

Não é interessante precisar da dança para compreender a história da vida na Terra?

Deixe uma resposta