Terra e Marte nasceram na mesma região do Sistema Solar e praticamente na mesma época.
Mesmo assim, novas evidências indicam que os dois planetas podem ter seguido caminhos bastante diferentes durante sua formação.
Ao analisar a composição química preservada em suas camadas rochosas, pesquisadores concluíram que pelo menos 75% da massa da Terra pode ter vindo de protoplanetas que cresceram principalmente pela acreção de pequenos seixos.
Em Marte, acontece praticamente o contrário.
Cerca de 73% de sua massa pode ter sido fornecida por planetesimais, corpos rochosos maiores que participaram das colisões que construíram os planetas.
O resultado mostra que não é necessário escolher um único mecanismo para explicar a formação dos planetas rochosos.
Os dois processos podem ter ocorrido simultaneamente, mas em proporções muito diferentes de um planeta para outro.
O estudo, liderado por Haiyang S. Wang e Anders Johansen, do Centro para Formação de Estrelas e Planetas da Universidade de Copenhague, foi publicado na Nature Astronomy.
Há cerca de 4,5 bilhões de anos, o jovem Sol estava cercado por um disco de gás e poeira.
Dentro desse disco, partículas começaram a se reunir e deram origem aos corpos que posteriormente formariam os planetas.
Mas ainda existe uma discussão importante sobre como esse crescimento aconteceu.
Um dos mecanismos envolve os planetesimais.
São corpos sólidos muito maiores do que os pequenos grãos de poeira do disco. Colisões entre planetesimais podem formar objetos progressivamente maiores, até produzir protoplanetas.
Existe também outro processo: a acreção de seixos.
Nesse caso, pequenos sólidos presentes no disco, geralmente com tamanhos de milímetros a centímetros, são capturados pelos corpos em crescimento.
Individualmente eles são pequenos, mas um protoplaneta pode acumular enormes quantidades desse material.
Simulações mostram que esse mecanismo pode acelerar significativamente o crescimento planetário.
O novo estudo não tenta escolher um dos dois processos como a única explicação.
Em vez disso, os pesquisadores investigaram um cenário híbrido, no qual acreção de seixos, incorporação de planetesimais e grandes impactos participam da construção dos planetas.
Obviamente, não podemos observar diretamente como a Terra e Marte estavam crescendo há bilhões de anos.
Mas os planetas ainda guardam vestígios desse processo.
A equipe analisou principalmente os chamados elementos litófilos moderadamente voláteis.
Entre os elementos considerados estão sódio, potássio, zinco, manganês e outros com diferentes temperaturas de sublimação.
Eles possuem uma característica particularmente útil.
São menos voláteis que substâncias como a água, mas podem ser perdidos quando o material planetário é submetido a temperaturas suficientemente altas.
Além disso, por serem litófilos, tendem a permanecer preferencialmente na parte rochosa do planeta durante a separação entre núcleo metálico e manto.
Isso transforma suas abundâncias atuais em uma espécie de registro químico das condições experimentadas pelo material durante a formação planetária.
O modelo considera um efeito importante da acreção de seixos.
À medida que um protoplaneta cresce, ele passa a possuir um envelope de gás.
Os pequenos seixos que atravessam esse envelope podem ser aquecidos.
Dependendo da temperatura, alguns elementos começam a sublimar antes que o material sólido seja incorporado ao planeta.
Dessa forma, o crescimento por acreção de seixos pode produzir uma assinatura específica de perda de elementos voláteis.
Planetesimais também podem apresentar depleção de voláteis, mas por processos diferentes, como aquecimento radioativo ocorrido durante sua evolução.
A equipe calculou então quais combinações desses materiais seriam capazes de reproduzir as abundâncias observadas atualmente na parte rochosa da Terra e de Marte.
Para a Terra, o cenário que melhor reproduziu a composição observada envolve três componentes.
Um deles é a proto-Terra.
Outro é um grande protoplaneta que posteriormente colidiu com ela.
Os dois teriam crescido predominantemente pela acreção de seixos.
O terceiro componente seria uma população de planetesimais com uma composição de elementos voláteis semelhante à observada em Vesta, um grande asteroide do Sistema Solar.
A inferência bayesiana indica que pelo menos 75% da massa terrestre teria sido fornecida pelos dois protoplanetas formados por acreção de seixos.
Os planetesimais semelhantes a Vesta poderiam responder por até aproximadamente 25%.
Na solução central apresentada pelos pesquisadores, aproximadamente 64% correspondem à proto-Terra, 22% ao grande impactor que também cresceu por acreção de seixos e 14% aos planetesimais.
Somando os dois primeiros componentes, a predominância do crescimento associado aos seixos fica evidente.
Quando a mesma abordagem foi aplicada a Marte, apareceu uma história quase inversa.
O modelo favorece uma composição formada por:
27 ± 5% de material associado à acreção de seixos e 73 ± 5% de planetesimais semelhantes a Vesta.
Isso é especialmente interessante porque Terra e Marte nasceram relativamente próximos dentro do mesmo disco protoplanetário.
Seria razoável imaginar que os dois tivessem seguido histórias semelhantes.
A composição química indica que isso não precisa ter acontecido.
Dois planetas rochosos pertencentes ao mesmo sistema podem combinar os mesmos mecanismos de formação em proporções completamente diferentes.
Existe uma ressalva importante.
Os pesquisadores não possuem amostras dos planetesimais específicos que foram incorporados à Terra há 4,5 bilhões de anos.
Portanto, precisam fazer suposições sobre suas composições.
No modelo de referência, são utilizados planetesimais com um padrão de perda de elementos voláteis semelhante ao de Vesta.
Quando a equipe testa uma curva alternativa de depleção de voláteis, que não corresponde àquela observada nos corpos parentais dos meteoritos conhecidos, a contribuição dos planetesimais para a Terra pode chegar a cerca de 40%, com incertezas consideráveis.
Isso não elimina o resultado principal.
Mas mostra por que os números não devem ser apresentados como uma reconstrução exata e definitiva da formação terrestre.
A conclusão mais robusta é que Terra e Marte são mais bem explicados por histórias híbridas de crescimento, mas com contribuições relativas diferentes dos dois mecanismos.
Grande parte da investigação sobre a formação da Terra utiliza razões isotópicas.
Isótopos são versões do mesmo elemento químico que possuem diferentes números de nêutrons em seus núcleos.
Essas diferenças podem funcionar como marcadores da origem dos materiais que participaram da formação planetária.
O novo estudo utiliza outra informação.
Em vez de depender principalmente das razões isotópicas, os pesquisadores analisaram como as abundâncias de diferentes elementos diminuem conforme aumenta sua volatilidade.
Essa depleção de voláteis funciona como uma impressão química dos processos térmicos enfrentados pelo material durante o crescimento dos planetas.
As duas abordagens não precisam ser concorrentes.
Os próprios pesquisadores apresentam seus resultados como complementares às análises isotópicas, que continuam impondo restrições importantes aos possíveis cenários de formação da Terra e de Marte.
A descoberta também tem implicações para uma questão ainda maior.
Como planetas rochosos conseguem conservar os ingredientes necessários para ambientes potencialmente habitáveis?
Elementos essenciais, como carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre, podem ser fortemente afetados pelos processos térmicos durante a formação planetária.
No cenário investigado, parte dos componentes voláteis transportados pelos seixos pode ser perdida enquanto esses materiais atravessam o envelope quente de um protoplaneta em crescimento.
Isso significa que o inventário final de voláteis de um planeta depende não apenas de onde ele se formou, mas também de como ele cresceu.
O artigo considera diferentes maneiras pelas quais esses materiais podem chegar posteriormente.
Seixos ricos em voláteis podem ser incorporados antes que o protoplaneta fique quente o suficiente para perdê-los.
Impactos de outros protoplanetas também podem fornecer material.
E planetesimais mais primitivos, que escaparam de uma forte perda inicial de voláteis, podem contribuir para o inventário final.
Essa relação entre formação e composição não precisa ser exclusiva do Sistema Solar.
Existem indícios de depleção de elementos moderadamente voláteis também em material rochoso associado a outros sistemas planetários.
Os pesquisadores argumentam que entender como esses elementos são perdidos durante a formação pode ajudar a interpretar a diversidade química de exoplanetas rochosos.
Isso não significa que conseguiremos simplesmente medir sódio ou zinco em um planeta distante e reconstruir toda a sua história.
Mas padrões químicos podem ajudar a restringir quais processos participaram de sua formação.
E como a retenção de água e de outros compostos voláteis está ligada às condições enfrentadas durante o crescimento, esses modelos também podem contribuir para entender quais tipos de planetas conseguem conservar ingredientes relevantes para a habitabilidade.
Terra e Marte nasceram no mesmo Sistema Solar.
Ambos são planetas rochosos e começaram a se formar a partir do material existente no disco que cercava o jovem Sol.
Mas isso não significa que tenham sido construídos da mesma maneira.
A assinatura química preservada em suas rochas indica dois caminhos híbridos diferentes.
Na Terra, a acreção de pequenos seixos parece ter dominado o material incorporado pelos grandes protoplanetas que acabaram formando nosso planeta.
Em Marte, os planetesimais parecem ter desempenhado o papel dominante.
Depois de 4,5 bilhões de anos, parte da história de como esses mundos nasceram ainda permanece registrada na quantidade de elementos que conseguiram conservar ou perder.
E essa química está revelando que dois planetas vizinhos podem ter chegado ao estado atual por caminhos surpreendentemente diferentes.
Sobre a Imagem: Imagem global de Marte, mostrando sua superfície marcada por milhares de crateras, grandes planícies e regiões vulcânicas. No centro se destaca a região de Tharsis, onde estão alguns dos maiores vulcões do Sistema Solar, incluindo o Monte Olimpo.
Créditos da Imagem: CC0 Domínio Público.
Artigo: https://www.nature.com/articles/s41550-026-02984-6