Poucas perguntas acompanham a humanidade há tanto tempo quanto esta: de onde vieram a Terra e os outros mundos que giram em torno do Sol?

Durante milênios, mitos, religiões e antigas explicações filosóficas procuraram responder. Nos últimos quatro séculos, a ciência passou a tratar essa origem como um problema de física, com hipóteses que precisam ser testadas contra a observação.

A história dessas teorias é, ela mesma, uma boa lição de como o conhecimento avança: por tentativa, erro, abandono e, às vezes, pela volta a uma ideia antiga que parecia derrotada.

O PRIMEIRO PASSO: TIRAR A TERRA DO CENTRO

Antes de perguntar como os planetas se formaram, foi preciso entender o que eles são. Até o século XVI, prevalecia na astronomia europeia a visão de que a Terra estava parada no centro do universo. Copérnico, Galileu e Kepler ajudaram a mudar esse quadro: a Terra é um dos planetas que giram ao redor do Sol.

Newton, em seguida, mostrou que uma única força, a gravidade, governa tanto a queda de uma maçã quanto a órbita da Lua.

A origem dos planetas passou a ser investigada com as mesmas leis usadas para explicar seus movimentos.

Um fato chamava a atenção: os planetas percorrem suas órbitas no mesmo sentido, quase no mesmo plano e, em geral, em caminhos próximos de círculos. Isso não parecia obra do acaso. Sugeria uma origem comum, um mesmo processo que tivesse dado forma a todo o sistema.

OS REDEMOINHOS DE DESCARTES

Em 1644, o filósofo francês René Descartes imaginou que o espaço estava cheio de matéria girando em grandes redemoinhos, ou vórtices. Os planetas seriam carregados por essas correntes como folhas num rio.

A ideia era engenhosa, mas perdeu espaço diante da física de Newton, que explicava as órbitas sem precisar dessas correntes. Ainda assim, Descartes colocou o movimento da matéria no centro de uma explicação natural para o sistema.

A NUVEM QUE GIRA: KANT E LAPLACE

Em 1755, o filósofo alemão Immanuel Kant propôs algo surpreendente para sua época: o Sol e os planetas teriam surgido de matéria espalhada pelo espaço, reunida pela gravidade.

Em 1796, o matemático francês Pierre-Simon Laplace apresentou outra versão da hipótese nebular. Imaginou uma massa quente, em rotação, que se contrairia e deixaria anéis de matéria. Esses anéis dariam origem aos planetas.

Imagine uma bailarina que gira com os braços abertos e, ao recolhê-los, gira cada vez mais depressa. Assim também uma nuvem que já gira pode acelerar sua rotação ao encolher. A contração aumenta o giro; não o cria do nada.

As propostas de Kant e Laplace eram diferentes, e nenhuma correspondia exatamente à explicação atual. Mas ambas apontavam para uma origem comum do Sol e dos planetas. Ficaram associadas à chamada hipótese nebular.

O PROBLEMA QUE QUASE DERRUBOU A NUVEM

A hipótese nebular ajudava a explicar por que os planetas percorrem suas órbitas no mesmo sentido e quase no mesmo plano. Mas suas primeiras versões enfrentavam um problema sério.

O Sol concentra mais de 99,8% da massa do sistema, porém sua rotação representa apenas uma pequena parcela de todo o movimento de giro, aquilo que os físicos chamam de momento angular. A maior parte está no movimento orbital dos planetas, sobretudo dos gigantes.

Se o Sol nasceu da contração de uma nuvem em rotação, por que não gira muito mais depressa?

Essa dificuldade, junto com outros problemas na formação dos anéis e dos planetas, levou muitos cientistas a procurar explicações diferentes.

AS TEORIAS DAS CATÁSTROFES

Também foram propostas explicações catastróficas, segundo as quais os planetas teriam nascido de um acidente violento.

Já em 1745, antes de Kant e Laplace, o naturalista francês Buffon havia sugerido que um cometa se chocara contra o Sol e arrancara matéria, que depois esfriou e formou os planetas.

No início do século XX, os americanos Chamberlin e Moulton propuseram que a passagem de uma estrela perto do Sol teria provocado a saída de matéria que daria origem a pequenos corpos. Em 1917, o inglês James Jeans defendeu ideia semelhante: a atração da estrela visitante teria arrancado do Sol uma espécie de charuto de matéria, que se partiria em planetas.

Essas teorias tinham um encanto dramático, mas enfrentavam dificuldades. Encontros tão próximos entre estrelas seriam raros, tornando a formação de sistemas planetários um acontecimento excepcional.

Havia ainda um problema físico: o gás quente retirado do Sol tenderia a se expandir e se dispersar, em vez de se reunir em planetas. Estudos posteriores enfraqueceram essas propostas, que perderam espaço.

O RETORNO DA NUVEM

Em meados do século XX, a hipótese nebular ganhou novas versões, apoiadas em conhecimentos que Kant e Laplace não tinham.

Campos magnéticos, movimentos no disco, ventos e jatos de matéria ajudam a transportar o momento angular para fora. Parte desse “giro” pode sair com o material expelido. Assim, o Sol não precisaria guardar todo o movimento da nuvem que lhe deu origem.

Faltava explicar como a poeira vira planeta. Em 1969, o cientista soviético Victor Safronov publicou um trabalho que se tornou uma das bases da explicação moderna: o crescimento dos corpos pela reunião de matéria, chamado de acreção.

O processo começa com grãos de poeira que se encontram e podem grudar, como os flocos que se acumulam debaixo de um móvel.

Mas essa passagem não é tão simples. Os aglomerados também podem se quebrar ou cair em direção à estrela. Não basta continuar colando pedrinhas até chegar a um planeta.

Os modelos atuais incluem regiões onde a interação com o gás concentra muitas partículas. Quando ficam suficientemente densas, essas concentrações podem se reunir pela própria gravidade e formar planetesimais, corpos com quilômetros de tamanho. Os detalhes dessa etapa ainda são estudados.

A partir daí, a atração gravitacional e as colisões permitem que alguns corpos cresçam e se tornem embriões de planetas. Novos encontros, alguns violentíssimos, ajudam a formar os mundos que conhecemos.

A temperatura também participa da explicação. Perto do Sol, fazia calor demais para a água permanecer como gelo. Rochas e metais podiam formar os sólidos que deram origem a Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.

Mais longe, além da chamada linha do gelo, havia também água congelada e mais material sólido disponível. Isso favorecia o crescimento de núcleos capazes de capturar gás.

Júpiter e Saturno acumularam enormes quantidades de hidrogênio e hélio. Urano e Netuno ficaram com proporções muito menores desses gases. A formação desses dois últimos ainda apresenta dificuldades para os modelos.

AS EVIDÊNCIAS

Uma boa teoria precisa enfrentar a observação. A formação de planetas em discos de gás e poeira tem forte apoio nesse confronto, embora nem todas as etapas estejam esclarecidas.

Meteoritos preservam registros do começo do sistema solar. Não são todos restos intactos: muitos sofreram aquecimento, impactos e outras alterações. Mas os materiais mais antigos formados no sistema e preservados em alguns deles permitem situar seu início há cerca de 4,57 bilhões de anos.

Em 2014, o conjunto de radiotelescópios ALMA, no deserto do Atacama, revelou em torno da jovem estrela HL Tauri um disco de poeira com anéis e espaços escuros.

Esses espaços podem indicar planetas em formação, mas a imagem, sozinha, não demonstra que cada um foi aberto por um planeta.

O que se via era um disco com estruturas que ajudam a estudar o nascimento de mundos. A antiga ideia de uma origem em matéria espalhada ao redor de uma estrela ganhava um apoio que seus primeiros defensores jamais puderam observar.

AS SURPRESAS RECENTES

A ciência, porém, não para. Em 1995, foi descoberto o primeiro planeta em torno de outra estrela semelhante ao Sol. Era 51 Pegasi b, um gigante gasoso muito próximo de sua estrela.

Sua posição contrariava as expectativas dos modelos mais aceitos. A descoberta deu força ao estudo da migração: os planetas podem mudar de órbita, aproximando-se ou afastando-se da estrela ao interagir com o disco e com outros corpos.

Ainda se discute como os diferentes gigantes tão próximos de suas estrelas chegaram ali. A migração é uma explicação importante, mas também são estudadas possibilidades de formação perto do local onde hoje são encontrados.

Alguns modelos propõem que o próprio Júpiter tenha migrado em direção ao Sol e depois voltado para regiões mais afastadas, alterando a distribuição de matéria pelo caminho. Essa trajetória é uma hipótese, não uma viagem comprovada.

As grandes colisões também fazem parte da explicação atual. A hipótese mais aceita para a origem da Lua envolve um choque entre a Terra jovem e outro corpo, possivelmente do tamanho de Marte. Material lançado ao redor da Terra teria dado origem ao nosso satélite.

Isso não confirma as antigas teorias de matéria arrancada do Sol. Trata-se de colisões entre corpos que já estavam se formando no disco.

CONCLUSÃO

A história das teorias sobre a formação dos planetas mostra que a ciência não avança em linha reta. A ideia de uma origem comum em uma nuvem perdeu força, foi revista e ganhou explicações que seus primeiros autores não poderiam oferecer.

As antigas teorias catastróficas perderam sustentação. As grandes colisões, por sua vez, encontraram seu lugar dentro da formação e da transformação dos planetas.

Hoje, as evidências indicam que a Terra cresceu a partir de pequenos sólidos de uma nuvem antiga, reunidos ao longo de dezenas de milhões de anos, em um processo marcado pela gravidade e pelos encontros entre corpos.

Ainda faltam detalhes. Mas observamos, em torno de outras estrelas, discos onde novos mundos podem estar nascendo.

Somos, literalmente, poeira que se organizou.


Newsletter Rui Guerra

A arquitetura dos fatos


Fontes de apoio


• NASA — formação de planetas e mecanismos que concentram poeira em corpos maiores. 

• NASA — transporte de momento angular por discos, ventos e jatos. 

• ESO — observações do disco de HL Tauri pelo ALMA. 

• NASA — meteoritos e registros da história do sistema solar. 

• NASA — 51 Pegasi b, migração de gigantes e hipótese da viagem de Júpiter. 

• Estudos sobre os desafios da formação de Urano e Netuno.