Capítulo 12: Como nasceram o Sol e a Terra

Noite 137: Uma ligação para casa num dia de folga

O dia 137 da missão foi um dia de folga. Na estação, os dias de folga vêm mais ou menos uma vez por semana, e não são totalmente livres. De manhã, Noor ainda fez os seus exercícios, porque os ossos e os músculos não tiram folga de enfraquecer na ausência de peso. Também limpou a sua cabine de dormir e passou pano nas superfícies perto da área da cozinha, onde gotinhas de comida e de água adoram se esconder. Mas depois do almoço a programação do solo estava vazia, e a tarde era dela.

Os dias de folga na estação têm os seus próprios hábitos tranquilos. Tomás tocava música do tablet no módulo principal, não muito alto, e cantarolava junto quando achava que ninguém estava ouvindo. Ade lia um livro longo na tela e flutuava de cabeça para baixo em relação a todos os outros, porque dizia que isso o ajudava a pensar. Ninguém se importava. Na ausência de peso não existe um em cima ou embaixo de verdade, só a direção que a tripulação combinou de chamar de chão, para que as etiquetas e os interruptores sejam fáceis de encontrar.

Noor passou parte da tarde na janela grande com uma câmera. A estação estava passando sobre um oceano largo. De cerca de 400 quilômetros de altura, a água era de um azul profundo e escuro, e as nuvens se estendiam sobre ela em longas linhas e espirais brancas. Algumas nuvens eram finas e suaves, como leite derramado. Outras se erguiam em torres altas de topo achatado. Na borda do planeta, uma faixa fina de ar azul-claro separava a Terra do negro do espaço. Noor tirou foto atrás de foto. Os cientistas usam fotografias assim, mas ela também as tirava simplesmente porque não conseguia parar.

No fim da tarde, houve uma videochamada com a família. Sami estava lá, na sua folga, sentado à mesa da cozinha da mãe deles. A mãe segurava a tela perto demais do rosto, como sempre fazia, e perguntou se Noor estava comendo direito. Sami perguntou sobre a vista. Noor virou a câmera para a janela, para que eles vissem o oceano e as nuvens deslizando lá embaixo. Por um momento, ninguém disse nada.

Então a mãe deles fez uma pergunta que parecia simples. “A Terra sempre esteve lá? Ela foi feita ao mesmo tempo que todo o resto?” Sami riu e disse que Noor ia precisar de uma noite inteira para responder àquilo. Ele tinha razão. Depois da ligação, Noor ficou flutuando perto da janela por muito tempo. O planeta abaixo dela parecia tão pronto e tão calmo. Mesmo assim, ele teve um nascimento, e esse nascimento não foi nada suave.

Então a história desta noite é sobre como nasceram o Sol e a Terra. Na noite anterior, vimos como as estrelas fazem elementos e os espalham pelo espaço. Esta noite, alguns desses elementos espalhados se juntam de novo. Eles se reúnem numa nova estrela, o nosso Sol, e nos planetas que giram em volta dela, inclusive o mundo azul sob a janela de Noor.

Uma nuvem que caiu para dentro

Há cerca de 4,6 bilhões de anos, o lugar onde hoje está o nosso sistema solar fazia parte de uma grande nuvem de gás e poeira na Via Láctea. Naquela época, o universo já tinha mais de nove bilhões de anos. Muitas gerações de estrelas tinham vivido e morrido, e os seus elementos tinham se misturado às nuvens entre as estrelas. A nuvem que se tornaria o nosso sistema solar era feita principalmente de hidrogênio e hélio, mas também continha pequenas quantidades de carbono, oxigênio, silício, ferro e muitos outros elementos feitos por estrelas anteriores.

Nuvens assim podem ficar quietas por muito tempo. Então alguma coisa faz uma parte da nuvem começar a cair para dentro sob a própria gravidade. O que iniciou o colapso no nosso caso não se sabe com certeza. Uma ideia é que uma estrela vizinha que explodiu empurrou a nuvem com a sua onda de choque e comprimiu parte dela. Alguns elementos encontrados em rochas antigas se encaixam nessa ideia, mas outras explicações são possíveis, e os cientistas ainda discutem o assunto. O que está claro é que uma parte da nuvem começou a desabar.

Enquanto o gás caía para dentro, ele começou a girar mais depressa. Talvez você já tenha visto uma patinadora recolher os braços e girar mais rápido no gelo. A mesma coisa acontece com uma nuvem que gira enquanto fica menor. A nuvem em rotação também se achatou num disco, do jeito que uma bola de massa se achata quando um padeiro a gira no ar. A maior parte do material caiu no centro do disco. Ali, a pressão e o calor cresceram sem parar, até que o centro ficou quente o bastante para a fusão começar. Uma nova estrela nasceu. Essa estrela era o Sol.

O Sol ficou com quase todo o material. Hoje, mais de 99 por cento da massa de todo o sistema solar está no Sol. Todo o resto, todos os planetas, luas, asteroides e cometas juntos, é só uma pequena sobra. Se o sistema solar fosse um dia inteiro de fornadas de uma padaria, o Sol seria quase todo o pão, e os planetas seriam algumas migalhas deixadas na mesa. Mas, como sabemos, migalhas podem importar muito, porque uma delas é a nossa casa.

Hoje, os astrônomos conseguem ver esse processo acontecendo em outros lugares. Com grandes telescópios, encontram estrelas jovens cercadas por discos achatados de gás e poeira. Em alguns desses discos há anéis escuros e lacunas, que podem ser lugares onde planetas jovens estão abrindo caminho enquanto crescem. Olhar para esses discos é um pouco como olhar fotografias de família antigas dos filhos de outras pessoas para entender como você mesmo era quando bebê. Não podemos voltar e assistir ao nosso próprio nascimento, mas podemos assistir ao nascimento dos outros.

Lendo as pedras mais antigas

Como sabemos quando o sistema solar nasceu? Ninguém estava lá com um calendário. A resposta vem das pedras, em especial das pedras que caem do céu. Alguns meteoritos são pedaços de material que se formaram no disco em volta do Sol jovem e nunca chegaram a fazer parte de um planeta. Eles ficaram mais ou menos como eram desde o começo do sistema solar, como cartas guardadas numa gaveta por bilhões de anos.

Alguns elementos das rochas são radioativos. Isso quer dizer que os átomos deles se transformam devagar em outros átomos num ritmo constante, que não depende do calor nem do frio. Os cientistas conseguem medir quanto dos átomos originais sobrou e quanto dos novos átomos se formou. A partir disso, conseguem calcular há quanto tempo a rocha ficou sólida. É um relógio natural, um pouco como uma ampulheta cuja areia corre na mesma velocidade, aconteça o que acontecer em volta dela.

Em meados do século XX, os cientistas usaram relógios desse tipo em meteoritos e encontraram uma idade de cerca de 4,5 bilhões de anos. As medições posteriores ficaram cada vez mais exatas. Hoje, os pedaços sólidos mais antigos encontrados em meteoritos têm cerca de 4,6 bilhões de anos. São o material sólido mais antigo que podemos segurar nas mãos. Muitos museus guardam pedaços desses meteoritos, e alguns deixam os visitantes tocá-los.

Na própria Terra, é mais difícil encontrar rochas do começo de tudo. A Terra jovem era quente, e a sua superfície foi derretida, quebrada, desgastada e reciclada muitas vezes desde então. Por isso, as rochas mais antigas da Terra são mais jovens do que os meteoritos mais antigos. Mas grãos minerais minúsculos e muito duros sobreviveram de uma época pouco depois de a Terra se formar, e eles nos dizem que a Terra já tinha uma crosta sólida bem cedo. Diferentes tipos de evidência, de meteoritos, de rochas da Terra e de rochas trazidas da Lua, apontam todos para a mesma idade do sistema solar.

Planetas a partir do disco

Enquanto o Sol se formava no centro, o resto do disco também estava ocupado. Perto do Sol jovem, fazia calor. Só materiais que aguentam muito calor, como rocha e metal, podiam ficar sólidos ali. Mais longe, fazia frio o bastante para a água e outras substâncias congelarem em gelo. Essa diferença ajuda a explicar por que os planetas perto do Sol, Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, são pequenos e rochosos, enquanto os planetas mais distantes, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, são muito maiores e contêm muito gás e gelo.

No disco, grãos minúsculos de poeira grudaram uns nos outros, um pouco como a poeira que se junta embaixo de uma cama. Os aglomerados cresceram até virar pedrinhas, as pedrinhas até virar rochas, e as rochas até virar corpos com muitos quilômetros de largura. Esses corpos colidiram e se juntaram, de novo e de novo. No fim, um pequeno número de corpos grandes limpou os seus caminhos e se tornou os planetas. Todo o processo de construção dos planetas rochosos provavelmente levou dezenas de milhões de anos, o que é pouco comparado com a idade do sistema solar.

Os planetas gigantes tinham uma corrida a vencer. Júpiter e Saturno são feitos principalmente de gás de hidrogênio e hélio, e só podiam juntar esse gás enquanto ele ainda estava no disco. Parte do gás caiu no Sol jovem, e o resto foi sendo afastado aos poucos pela luz forte do Sol jovem e pelas partículas que ele soprava para fora. Em alguns milhões de anos, a maior parte do gás do disco tinha sumido. Então os planetas gigantes devem ter crescido depressa, primeiro formando núcleos sólidos e depois puxando quantidades enormes de gás antes que ele desaparecesse. Os planetas rochosos perto do Sol não precisavam de gás e podiam ir com calma.

A Terra jovem não teve uma vida tranquila. Ela foi atingida repetidas vezes por corpos menores, e a sua superfície era quente e muitas vezes derretida. Metais pesados, como o ferro, afundaram em direção ao centro e formaram o núcleo da Terra. A rocha mais leve flutuou acima dele. Gases escaparam da rocha quente, e aos poucos se formou uma atmosfera primitiva. Com o tempo, a superfície esfriou, e a água se juntou nos primeiros oceanos.

Nem todo pedaço do disco passou a fazer parte de um planeta. Muitas sobras rochosas ainda giram em volta do Sol num cinturão largo entre Marte e Júpiter, e elas são chamadas de asteroides. Mais longe, além de Netuno, há muitas sobras geladas, e algumas delas, quando os seus caminhos as trazem para perto do Sol, se tornam cometas com longas caudas brilhantes. Essas sobras são preciosas para os cientistas, porque mudaram menos do que os planetas. Sondas espaciais já visitaram vários asteroides e cometas, e algumas até trouxeram pequenas amostras de volta à Terra, para que o material mais antigo do sistema solar possa ser estudado em laboratórios.

De onde veio a água da Terra ainda está em discussão. Parte dela pode ter estado na rocha a partir da qual a Terra foi construída. Parte pode ter sido trazida mais tarde por corpos gelados vindos de regiões mais distantes do sistema solar, como certos asteroides ou cometas. Os cientistas comparam os tipos de água encontrados em cometas, asteroides e nos oceanos da Terra para descobrir quais fontes se encaixam melhor, mas a resposta completa ainda não é conhecida. Então, da próxima vez que você beber um copo de água, estará bebendo algo cuja origem exata ainda é um pequeno mistério.

A Lua e a história de família do Sol

A Lua também teve um nascimento dramático. A ideia principal hoje é que, no começo da vida da Terra, outro corpo mais ou menos do tamanho de Marte se chocou com a Terra jovem. A colisão lançou uma quantidade enorme de material quente no espaço em volta da Terra. Parte desse material se juntou e se tornou a Lua. Essa ideia explica vários fatos, por exemplo, por que a Lua tem um pequeno núcleo de ferro e por que as rochas dela são parecidas, em muitos aspectos, com as rochas da Terra. Mas os detalhes ainda estão sendo estudados, e os cientistas continuam testando outras versões da ideia.

A Lua jovem estava muito mais perto da Terra do que está hoje. Desde o seu nascimento, ela vem se afastando devagar. Os cientistas conseguem medir isso com muita exatidão disparando luz de laser contra refletores que foram deixados na superfície da Lua e cronometrando quanto tempo a luz leva para voltar. Hoje, a Lua se afasta da Terra cerca de quatro centímetros por ano, mais ou menos a velocidade com que as suas unhas crescem. Ao longo de bilhões de anos, esses passinhos se somaram numa grande distância.

Agora podemos responder à pergunta que a mãe de Noor fez. Não, a Terra não foi feita ao mesmo tempo que todo o resto. O universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos. O Sol e a Terra têm cerca de 4,6 bilhões de anos. Isso quer dizer que o universo já existia havia cerca de dois terços da sua idade atual antes de o nosso sistema solar começar. Muitas estrelas tinham surgido e desaparecido antes de o Sol nascer.

Na verdade, o Sol carrega dentro de si a prova disso. Quando os astrônomos estudam o espectro da luz do Sol, encontram não só hidrogênio e hélio, mas também pequenas quantidades de elementos mais pesados, como carbono, oxigênio e ferro. As primeiríssimas estrelas não poderiam ter contido esses elementos, porque os primeiros minutos do universo quase não os fizeram. Então o Sol deve ter se formado a partir de material que já tinha passado por estrelas anteriores. O Sol não é um primeiro filho do universo. É um neto, ou talvez um tataraneto, de muitas gerações anteriores.

Essa é uma das lições silenciosas da história desta noite. A Terra não é antiga do jeito que o universo é antigo. Ela chegou tarde, construída com o que estrelas anteriores deixaram para trás. Tudo o que estava sob a janela de Noor, os oceanos, as nuvens, as rochas e os seres vivos, depende de uma longa história de estrelas que trabalharam e chegaram ao fim muito antes de haver alguém para vê-las.

Nessa Terra jovem e em transformação, a vida acabou começando. Como e quando exatamente isso aconteceu ainda é uma das grandes perguntas em aberto da ciência. Os sinais de vida mais antigos amplamente aceitos que os cientistas encontraram têm cerca de três bilhões e meio de anos, e alguns sinais possíveis podem ser mais antigos, embora os primeiros sinais sejam pequenos e difíceis de interpretar, e a idade exata deles ainda esteja em discussão. O que parece claro é que a vida surgiu na Terra bem cedo na sua história, assim que houve oceanos e uma superfície mais fria. A partir desses primeiros seres vivos simples, uma história muito longa levou às nuvens de plâncton nos oceanos, às florestas em terra e, muito mais tarde, às pessoas olhando para baixo pela janela da estação.

Depois da ligação

Quando a estação passou para a sombra da Terra, o oceano lá embaixo sumiu na escuridão, e as estrelas apareceram acima da linha fina de ar. Noor guardou a câmera e escreveu para Sami e para a mãe ao mesmo tempo.

“A Terra é mais jovem que o universo”, escreveu ela. “Tem cerca de 4,6 bilhões de anos, enquanto o universo tem cerca de 13,8 bilhões. O Sol e a Terra foram feitos a partir de uma nuvem giratória cheia de poeira de estrelas mais antigas. A Lua provavelmente se formou quando algo grande se chocou com a Terra jovem. Então, mãe, a Terra não esteve sempre lá. Chegou tarde, mas chegou bem.”

Depois de mandar a mensagem, Noor ficou mais um pouco perto da janela. Na vez seguinte em que a estação saiu da sombra da Terra, uma linha fina de luz laranja se espalhou pela borda do planeta, e o oceano foi ficando azul de novo. Era mais um nascer do sol num dia cheio deles. Ela tinha parado de contá-los, mas não tinha parado de olhar. Depois foi para a cabine e entrou no saco de dormir.

Sami respondeu no meio do turno. “A mãe disse que isso parece você. Chegou tarde, mas chegou bem.” Noor riu baixinho dentro do saco de dormir, para não acordar Ade na cabine ao lado.

Se você olhar amanhã para o chão sob os seus pés, a caminho do trabalho ou a caminho de casa, talvez se lembre de que ele já foi poeira num disco giratório. Levou muito tempo e muitas colisões até ele se tornar um lugar sólido onde as pessoas podem andar, construir e descansar. Como muitas coisas que valem a pena, ele não foi feito às pressas.

Equívocos comuns

Muita gente pensa que o Sol e a Terra são tão antigos quanto o universo, como se tudo tivesse aparecido de uma vez no começo. É fácil imaginar assim, porque o Sol e a Terra parecem o pano de fundo permanente da nossa vida. Mas o universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos, e o Sol e a Terra têm cerca de 4,6 bilhões de anos. Durante mais de nove bilhões de anos, o universo existiu sem o nosso sistema solar. Estrelas nasceram e morreram, e galáxias cresceram, muito antes de o Sol começar a brilhar.

Muita gente também pensa que o Sol é uma das primeiras estrelas. Na verdade, as primeiríssimas estrelas eram feitas quase só de hidrogênio e hélio, e a maioria delas provavelmente viveu pouco e chegou ao fim há muito tempo. O Sol contém elementos mais pesados que só estrelas anteriores poderiam ter feito. É por isso que os astrônomos dizem que o Sol pertence a uma geração posterior. Ele é um membro jovem de uma família muito antiga.

Por fim, algumas pessoas acham que a Terra sempre teve a aparência que tem hoje, com oceanos azuis, nuvens brancas e terras verdes. Mas a Terra jovem era muito diferente. Durante muito tempo, ela foi quente, muitas vezes atingida por outros corpos e sem os oceanos e o ar que conhecemos. Os seus continentes se moveram, o seu ar mudou e a sua vida mudou muitas vezes. O mundo azul e calmo que Noor fotografa é o resultado de bilhões de anos de mudança. Na próxima noite, vamos olhar para uma mudança de outro tipo, muito maior e ainda sem explicação: o jeito como o universo inteiro começou a crescer mais depressa.