Pequenos grãos de um asteroide distante estão revelando pistas sobre as forças magnéticas que moldaram os confins do sistema solar há mais de 4,6 bilhões de anos.

Cientistas do MIT e de outros lugares analisaram partículas do asteroide Ryugu, que foram coletadas pela missão Hayabusa2 da Agência Japonesa de Exploração Aeroespacial (JAXA) e trazidas de volta à Terra em 2020. Os cientistas acreditam que o Ryugu se formou nos arredores do sistema solar primitivo antes de migrar em direção ao cinturão de asteroides, eventualmente se estabelecendo em uma órbita entre a Terra e Marte.

A equipe analisou as partículas de Ryugu em busca de sinais de qualquer campo magnético antigo que pudesse estar presente quando o asteroide tomou forma pela primeira vez. Seus resultados sugerem que, se houvesse um campo magnético, ele teria sido muito fraco. No máximo, tal campo teria sido de cerca de 15 microtesla. (O próprio campo magnético da Terra hoje é de cerca de 50 microtesla.)

Mesmo assim, os cientistas estimam que uma intensidade de campo tão baixa teria sido suficiente para reunir gás e poeira primordiais para formar os asteroides do sistema solar externo e potencialmente desempenhar um papel na formação de planetas gigantes, de Júpiter a Netuno.

Os resultados da equipe, publicados hoje no periódico AGU Advances , mostram pela primeira vez que o sistema solar distal provavelmente abrigava um campo magnético fraco. Os cientistas sabiam que um campo magnético moldava o sistema solar interno, onde a Terra e os planetas terrestres foram formados. Mas não estava claro se tal influência magnética se estendia para regiões mais remotas, até agora.

“Estamos mostrando que, para onde quer que olhemos agora, havia algum tipo de campo magnético que era responsável por trazer massa para onde o sol e os planetas estavam se formando”, diz o autor do estudo Benjamin Weiss, o Professor Robert R. Shrock de Ciências da Terra e Planetárias no MIT. “Isso agora se aplica aos planetas do sistema solar externo.”

O principal autor do estudo é Elias Mansbach PhD '24, que agora é pós-doutorado na Universidade de Cambridge. Os coautores do MIT incluem Eduardo Lima, Saverio Cambioni e Jodie Ream, juntamente com Michael Sowell e Joseph Kirschvink do Caltech, Roger Fu da Universidade de Harvard, Xue-Ning Bai da Universidade de Tsinghua, Chisato Anai e Atsuko Kobayashi do Instituto de Pesquisa Marinha Avançada de Kochi e Hironori Hidaka do Instituto de Tecnologia de Tóquio.

Cerca de 4,6 bilhões de anos atrás, o sistema solar se formou a partir de uma densa nuvem de gás interestelar e poeira, que entrou em colapso em um disco giratório de matéria. A maior parte desse material gravitou em direção ao centro do disco para formar o sol. Os pedaços restantes formaram uma nebulosa solar de gás ionizado giratório. Os cientistas suspeitam que as interações entre o sol recém-formado e o disco ionizado geraram um campo magnético que passou pela nebulosa, ajudando a impulsionar a acreção e puxar a matéria para dentro para formar os planetas, asteroides e luas.

“Esse campo nebular desapareceu cerca de 3 a 4 milhões de anos após a formação do sistema solar, e estamos fascinados com o papel que ele desempenhou na formação planetária inicial”, diz Mansbach.

Cientistas determinaram anteriormente que um campo magnético estava presente em todo o sistema solar interno — uma região que se estendia do sol até cerca de 7 unidades astronômicas (UA), até onde Júpiter está hoje. (Uma UA é a distância entre o sol e a Terra.) A intensidade desse campo nebular interno estava em algum lugar entre 50 a 200 microtesla, e provavelmente influenciou a formação dos planetas terrestres internos. Essas estimativas do campo magnético inicial são baseadas em meteoritos que pousaram na Terra e acredita-se que tenham se originado na nebulosa interna.

“Mas até onde esse campo magnético se estendeu e qual papel ele desempenhou em regiões mais distantes ainda é incerto porque não houve muitas amostras que pudessem nos contar sobre o sistema solar externo”, diz Mansbach.

A equipe teve a oportunidade de analisar amostras do sistema solar externo com Ryugu, um asteroide que se acredita ter se formado no início do sistema solar externo, além de 7 UA, e foi eventualmente colocado em órbita perto da Terra. Em dezembro de 2020, a missão Hayabusa2 da JAXA retornou amostras do asteroide para a Terra, dando aos cientistas uma primeira olhada em uma potencial relíquia do início do sistema solar distal.

Os pesquisadores adquiriram vários grãos das amostras devolvidas, cada um com cerca de um milímetro de tamanho. Eles colocaram as partículas em um magnetômetro — um instrumento no laboratório de Weiss que mede a força e a direção da magnetização de uma amostra. Eles então aplicaram um campo magnético alternado para desmagnetizar progressivamente cada amostra.

“Como um gravador, estamos lentamente rebobinando o registro magnético da amostra”, explica Mansbach. “Então, procuramos tendências consistentes que nos digam se ela se formou em um campo magnético.”

Eles determinaram que as amostras não continham nenhum sinal claro de um campo magnético preservado. Isso sugere que ou não havia campo nebular presente no sistema solar externo onde o asteroide se formou pela primeira vez, ou o campo era tão fraco que não foi registrado nos grãos do asteroide. Se este último for o caso, a equipe estima que um campo tão fraco não teria mais do que 15 microtesla em intensidade.

Os pesquisadores também reexaminaram dados de meteoritos estudados anteriormente. Eles especificamente olharam para “condritos carbonáceos não agrupados” — meteoritos que têm propriedades características de terem se formado no sistema solar distal. Os cientistas estimaram que as amostras não eram velhas o suficiente para terem se formado antes do desaparecimento da nebulosa solar. Qualquer registro de campo magnético que as amostras contivessem, então, não refletiria o campo nebular. Mas Mansbach e seus colegas decidiram dar uma olhada mais de perto.

“Reanalisamos as idades dessas amostras e descobrimos que elas estão mais próximas do início do sistema solar do que se pensava anteriormente”, diz Mansbach. “Achamos que essas amostras se formaram nessa região distal, externa. E uma dessas amostras realmente tem uma detecção de campo positiva de cerca de 5 microtesla, o que é consistente com um limite superior de 15 microtesla.”

Esta amostra atualizada, combinada com as novas partículas Ryugu, sugere que o sistema solar externo, além de 7 UA, hospedava um campo magnético muito fraco, que, no entanto, era forte o suficiente para puxar matéria da periferia e, eventualmente, formar os corpos planetários externos, de Júpiter a Netuno.

“Quando você está mais longe do sol, um campo magnético fraco percorre um longo caminho”, observa Weiss. “Foi previsto que ele não precisaria ser tão forte lá fora, e é isso que estamos vendo.”

A equipe planeja procurar mais evidências de campos nebulares distais com amostras de outro asteroide distante, Bennu, que foram entregues à Terra em setembro de 2023 pela sonda espacial OSIRIS-REx da NASA.

“Bennu se parece muito com Ryugu, e estamos aguardando ansiosamente os primeiros resultados dessas amostras”, diz Mansbach.