O núcleo estranho de Mercúrio pode ter resultado de uma colisão com um planeta gêmeo.

Mistérios não faltam no Sistema Solar. Mesmo com décadas de descobertas, basta escolher qualquer objeto - de luas geladas a asteroides - para surgir uma lista de perguntas ainda sem resposta. Com o pequeno Mercúrio, isso é especialmente verdadeiro.

O enigma central do planeta está no seu interior: o núcleo. Observações de rádio feitas a partir da Terra nas décadas de 1960 e 1970 já indicavam que Mercúrio teria um núcleo desproporcionalmente grande. Em 1975, a missão Mariner 10 - a primeira a visitar o planeta - refinou essas estimativas, e a missão MESSENGER (2010–2015) reuniu as evidências mais robustas de que o núcleo mercuriano é, de facto, gigantesco.

O núcleo de Mercúrio e o “problema de Mercúrio”

Por razões que ainda desafiam uma explicação única, cerca de 70% da massa de Mercúrio está concentrada no núcleo. O contraste é marcante: na Terra, o núcleo representa aproximadamente 30% da massa total, e em Marte cerca de 25%. Essa discrepância ficou conhecida como o “problema de Mercúrio”.

Uma forma útil de enquadrar o problema é lembrar que o interior dos planetas rochosos tende a separar-se em materiais: o núcleo é predominantemente metálico, enquanto manto e crosta são dominados por silicatos. Em Mercúrio, essa divisão existe, mas a fração metálica é anormalmente elevada.

A hipótese clássica: uma colisão gigante “desigual”

A hipótese de trabalho mais comum para explicar o problema de Mercúrio sempre foi um grande impacto no início do Sistema Solar. No cenário clássico, um embrião planetário - um “proto-Mercúrio” com 2,25 vezes a massa atual de Mercúrio - teria colidido com um corpo muito menor, cerca de seis vezes menos massivo. O choque teria removido grande parte do manto e da crosta, deixando para trás um planeta com uma camada rochosa fina sobre um núcleo muito volumoso.

O ponto fraco dessa explicação é estatístico: simulações de dinâmica orbital indicam que colisões entre corpos com massas muito diferentes eram eventos pouco frequentes. Um dos motivos é que, para ocorrer um impacto desse tipo, o corpo impactante precisaria estar numa órbita extremamente excêntrica antes do encontro - uma configuração rara.

Se esses impactos “desbalanceados” quase não aconteciam, então o que poderia ter produzido Mercúrio tal como o vemos?

Nova proposta: impacto rasante com corpos de massa semelhante (colisão gigante)

Uma investigação recente publicada na revista científica Astronomia da Nature (título traduzido) propõe uma alternativa: Mercúrio também teria sido moldado por uma colisão, mas não com um corpo muito menor ou muito maior. Em vez disso, o planeta teria resultado de uma colisão gigante rasante entre dois protoplanetas de massas semelhantes.

O estudo tem como título (traduzido) Formação de Mercúrio por uma colisão gigante rasante envolvendo corpos de massas semelhantes. O autor principal é Patrick Franco, do Institut de Physique du Globe de Paris (Université Paris Cité, CNRS), em Paris, França.

Segundo Franco e colaboradores, a origem de Mercúrio segue menos compreendida do que a dos outros planetas rochosos do Sistema Solar. E, embora o grande impacto continue a ser a explicação preferida, muitos trabalhos partem do pressuposto de um choque entre corpos com massas muito diferentes - algo que as simulações do tipo N-corpos sugerem ser improvável.

A alternativa defendida agora é simples no conceito e mais plausível na dinâmica: no Sistema Solar jovem, impactos entre objetos de massas próximas seriam bem mais comuns. Assim, bastaria um impacto rasante (um encontro “de raspão”, sem colisão frontal) entre dois protoplanetas semelhantes para produzir a estrutura interna peculiar de Mercúrio.

Em comunicado à imprensa, Franco resumiu a ideia: as simulações indicariam que não são necessários impactos “excepcionais”; um choque rasante entre dois corpos parecidos em massa já conseguiria explicar a composição final do planeta de forma mais plausível do ponto de vista estatístico e dinâmico.

Um Sistema Solar jovem caótico favorecia esses encontros

Hoje, as órbitas internas parecem estáveis e bem definidas. No início, porém, o ambiente era turbulento: embriões planetários rochosos disputavam espaço, interagiam gravitacionalmente, perturbavam as órbitas uns dos outros e, por vezes, colidiam - até que restassem as configurações estáveis conhecidas atualmente.

Nesse “berçário” de protoplanetas, colisões entre corpos de tamanho semelhante não seriam exceção; seriam uma parte natural do processo de crescimento planetário.

Como os cientistas testaram o cenário: simulações SPH

Para colocar a hipótese à prova, a equipa recorreu a simulações de hidrodinâmica de partículas suavizadas (SPH, na sigla original). Trata-se de uma técnica amplamente utilizada para modelar o comportamento de gases, líquidos e sólidos em movimento, e é especialmente apropriada para estudar impactos de alta energia, como colisões entre protoplanetas.

Nas simulações detalhadas, os autores relatam ter conseguido reproduzir com alta precisão a massa total de Mercúrio e a sua razão metal/silicato (isto é, a proporção entre material metálico do núcleo e material silicatado do manto/crosta). A margem de erro do modelo teria ficado abaixo de 5%.

No enquadramento adotado, Mercúrio começaria com uma composição semelhante à dos demais planetas rochosos. A colisão rasante seria capaz de remover até 60% do manto original, elevando a “metalização” aparente do planeta e levando ao núcleo desproporcional que observamos.

Para onde foi o material arrancado?

Uma dificuldade recorrente em cenários de impacto é explicar o destino dos detritos. Em muitos modelos com colisões entre corpos de tamanhos diferentes, boa parte do material ejetado tende a reacretar (voltar a juntar-se) ao próprio planeta com o tempo. Se isso acontecesse em grande escala, Mercúrio acabaria recuperando massa suficiente para perder a sua atual desproporção entre núcleo e manto.

Na proposta de Franco e colegas, o resultado muda: dependendo das condições iniciais, uma fração do material arrancado pode ser ejetada e não regressar ao planeta, preservando a diferença extrema entre núcleo e manto.

Os autores situam esse evento nas primeiras dezenas de milhões de anos da formação planetária, uma fase em que vários mecanismos poderiam impedir uma reacréscimo substancial dos detritos. Entre eles, a presença de muitos planetesimais e embriões planetários capazes de espalhar gravitacionalmente os fragmentos.

Há ainda outra possibilidade interessante: se o impacto ocorreu em órbitas próximas, parte do material removido poderia ter sido incorporada por outro planeta em formação - talvez Vénus (no português do Brasil, “Vénus” é comum em textos científicos), o que levantaria a hipótese de o planeta vizinho ter ganho uma pequena fração de massa por esse processo. Os próprios autores assinalam que essa ideia ainda precisa de investigação mais aprofundada.

Por que Mercúrio é tão difícil - e tão importante - de compreender

Mercúrio está muito perto do Sol, o que torna observações e missões particularmente desafiadoras: há intensa radiação, grandes variações térmicas e um ambiente que dificulta tanto a navegação quanto a instrumentação. Essa combinação ajuda a explicar por que o planeta permaneceu relativamente pouco explorado por tanto tempo, apesar de ser uma peça-chave para testar teorias sobre a formação de mundos rochosos.

Além disso, compreender como um planeta pode perder grande parte do manto num impacto ajuda a interpretar não apenas o nosso Sistema Solar, mas também exoplanetas densos (muito massivos para o seu tamanho), que podem ter histórias de colisões e erosão de manto semelhantes.

O que vem a seguir: geoquímica e novas medições em Mercúrio

Para avançar além de cenários dinâmicos, será necessário confrontar as hipóteses com evidências geoquímicas - não apenas de Mercúrio, mas também de meteoritos e, idealmente, de amostras trazidas do próprio planeta.

Existem conceitos para uma missão de retorno de amostras de Mercúrio, mas eles permanecem no campo conceptual. Em meados dos anos 2000, a Agência Espacial Europeia (ESA) chegou a estudar uma proposta baseada em vela solar para retorno de amostras, mas o trabalho ficou mais próximo de um exercício de viabilidade do que de um plano de missão pronto para execução.

Ainda assim, a ideia de vela solar continua a reaparecer, sinal de que o interesse científico permanece alto.

Enquanto isso, a missão BepiColombo (ESA/JAXA) deve entrar em órbita de Mercúrio em 2026. O projeto inclui dois orbitadores complementares, com um conjunto de mais de 20 instrumentos científicos, para realizar um levantamento abrangente do planeta. Entre os objetivos, estão medir e estimar as dimensões do núcleo sólido e do núcleo líquido, além de mapear com precisão os campos magnético e gravitacional.

Os resultados podem não confirmar esta nova hipótese de impacto rasante, mas medições mais detalhadas certamente vão aprofundar o entendimento sobre o interior de Mercúrio e sobre a sequência de eventos que moldou o planeta.

Nas palavras de Franco, Mercúrio ainda é o planeta menos explorado do nosso sistema, mas esse cenário está a mudar: uma nova geração de estudos e missões já está em curso - e ainda há muito por descobrir.

Este texto foi publicado originalmente por um veículo de divulgação científica.