Com as ferramentas certas à sua disposição, os meteoriticistas podem aprender muito sobre rochas espaciais antigas que caem na Terra

As intrincadas camadas intercaladas dos padrões de Widmanstätten são devidas aos diferentes níveis de níquel nas ligas encontradas nos meteoritos. À medida que o meteorito esfria, uma liga rica em níquel solidifica mais cedo e forma camadas ao longo da outra liga. Crédito da imagem: Chuck Sutherland

Para um observador de estrelas que observa um meteoro riscar o céu, a exibição brilhante termina em um instante muito breve. Mas para um meteoriticista, um cientista que estuda meteoritos, esse mesmo traço sinaliza que sua tarefa apenas começou.

UM GUIA BÁSICO PARA ANALISAR METEORITOS

Os meteoritos vêm em três tipos básicos: pedregosos, rochosos-ferrosos e ferrosos. Os meteoritos rochosos podem ser ainda categorizados por terem côndrulos, que são pequenos pedaços de material que derreteram e solidificaram novamente quando o meteorito ainda fazia parte de um asteroide. Meteoritos rochosos com côndrulos são chamados de condritos, enquanto aqueles sem côndrulos são chamados de acondritos.

Esta seção transversal de um fragmento de meteorito Allende revela os contornos circulares dos côndrulos, formados por gotículas de silicato derretido. Os objetos brancos irregulares são conhecidos como inclusões ricas em cálcio e alumínio. Crédito da imagem: James St. John

“Existe um conjunto de medições básicas que fazemos quando um meteorito chega”, disse Philipp Heck, curador de Meteorítica do Field Museum em Chicago, à Astronomy. É pesado, medido e fotografado, e essas informações vão para um banco de dados.

O próximo passo é cortar um pequeno pedaço do meteorito para um estudo detalhado. Uma microtomografia, um tipo de imagem 3D feita com raios-X, revela informações sobre a própria rocha, por exemplo, se ela consiste em um único tipo de rocha ou em uma coleção de fragmentos conhecida como breccia (rocha heterogênea). Quando os cientistas pulem e estudam uma amostra de meteorito sob um microscópio, eles podem identificar minerais raros por sua cor, bem como côndrulos e outras inclusões. Meteoriticistas muitas vezes recorrem a microscópios eletrônicos para fornecer ainda mais detalhes.

A espectroscopia Raman é outra técnica comum que os cientistas usam para estudar meteoritos. Com a espectroscopia, os cientistas decompõem um espectro de luz em suas cores componentes. O espectro de cada elemento químico energizado, como uma luz neon, emite um conjunto único de cores que corresponde apenas a esse elemento específico. Desta forma, a espectroscopia é como tirar uma impressão digital química.

Com a espectroscopia Raman, batizada em homenagem ao físico CV Raman, os meteoriticistas podem aprender sobre a estrutura molecular dos minerais dentro de um meteorito, não apenas os elementos. Assim como os átomos de um determinado elemento emitem luz em níveis de energia específicos, o mesmo acontece com as moléculas que se combinam para formar os minerais. Ao incidir luz laser sintonizada com uma energia específica sobre um mineral, a energia da luz pode ser deslocada de forma a transmitir informações sobre a estrutura do mineral.

Estas são técnicas padrão para amostras de meteoritos que chegam ao laboratório. “Uma vez feito isso, sabemos basicamente que tipo de meteorito estamos vendo e podemos determinar como proceder”, diz Heck.

DESCOBRINDO DE ONDE VÊM OS METEORITOS

No caso feliz em que uma queda é realmente observada e o meteorito pode ser rapidamente recuperado, os pesquisadores podem aprender muito sobre seu corpo pai, que geralmente é um asteroide. Em alguns casos, os cientistas podem até começar a estudar um meteorito antes que ele atinja o solo.

Na noite de 16 de janeiro de 2018, uma bola de fogo iluminou os céus de grande parte do meio-oeste dos Estados Unidos e fez chover detritos extraterrestres em vários lagos congelados perto de Hamburgo, Michigan.

O radar dos aeroportos locais deu uma indicação do tamanho do meteoro e, mais importante, onde caiu. Como os fragmentos eram facilmente visíveis nos lagos congelados, os caçadores de meteoritos foram capazes de coletá-los rapidamente antes que pudessem ser expostos ao intemperismo terrestre ou aos contaminantes.

“Os coletores são fundamentais para o nosso trabalho”, diz Heck. “A primeira coisa que fizemos foi medir as propriedades magnéticas”.

A exposição a campos magnéticos externos (como os da Terra) pode distorcer as propriedades magnéticas internas de um meteorito, o que significa que uma nova queda de meteorito é ideal para estudo com um magnetômetro criogênico. Este dispositivo pode medir o campo magnético remanescente de uma amostra de meteorito, que se origina de materiais magnéticos como o ferro embutido nele. Ao aprender mais sobre o magnetismo remanescente de um meteorito, os pesquisadores podem obter informações sobre o campo magnético do sistema solar no momento da formação da rocha espacial.

A espectroscopia de massa é outra importante técnica de análise que os meteoriticistas usam para estudar meteoritos. Existem vários métodos diferentes de espectroscopia de massa. Mas a ideia básica por trás de todos eles é obter um espectro dos isótopos dentro de uma amostra de meteorito.

Um elemento é definido pelo número de prótons que possui no núcleo de um de seus átomos, mas o número de nêutrons que possui pode variar. Versões de um elemento com diferentes números de nêutrons são chamados de isótopos. Quanto mais nêutrons um isótopo tiver, mais pesado ele será. Quimicamente, cada isótopo de um determinado elemento se comporta de maneira semelhante, mas a espectroscopia de massa oferece aos cientistas uma maneira de distingui-los.

Nesta técnica, os átomos de uma amostra de meteorito são ionizados para que tenham uma carga elétrica. Eles são então enviados através de um campo magnético, que guia as partículas carregadas ao longo de um caminho curvo. Quanto mais leve for o átomo, mais ele se curva. Desta forma, os cientistas podem separar os isótopos de um determinado elemento e medir suas abundâncias relativas.

Quando se trata de meteoritos, a espectroscopia de massa tem o poder de revelar as origens da nebulosa que deu origem ao nosso sistema solar.

METEORITOS E A ORIGEM DO NOSSO SISTEMA SOLAR

Zachary Torrano, pesquisador associado de pós-doutorado no Laboratório Nacional de Los Alamos, estuda meteoritos condritos contendo compostos à base de carbono, chamados condritos carbonáceos. Esses meteoritos primitivos, que datam de cerca de 4,567 bilhões de anos, mantêm a composição isotópica que o sistema solar tinha em seu estágio inicial.

Inclusões no meteorito Allende, que caiu no México em 1969, datam de 4,55 bilhões de anos. Este meteorito de pedra de condrito carbonáceo contém gotas solidificadas de minerais do antigo sistema solar. Crédito da imagem: Astronomia: David J. Eicher

Além do carbono, os meteoritos condritos carbonáceos contêm inclusões ricas em cálcio e alumínio, ou CAIs. Esses CAIs são os sólidos mais antigos conhecidos no sistema solar, contendo material que existia na nebulosa primordial a partir da qual o Sol se formou.

Os CAIs também incluem elementos mais pesados, como cromo e titânio. Ao estudar as abundâncias isotópicas desses elementos pesados, os meteoriticistas também podem obter informações sobre as estrelas que explodiram e que produziram a matéria-prima que compôs nossa nebulosa solar. E técnicas de alta precisão, como a espectrometria de massa por ionização térmica, podem ajudar os meteoriticistas a determinar essas abundâncias isotópicas.

No entanto, diz Torrano: “Essas técnicas requerem a introdução apenas do elemento purificado de interesse”.

Para obter uma amostra de meteorito purificada, os meteoriticistas usam um processo chamado cromatografia em coluna de troca iônica. Nesse método, um pequeno pedaço do meteorito é dissolvido em ácido e deixado escorrer por uma resina que retém apenas elementos específicos graças ao processo de troca iônica.

Usando outro ácido, esses elementos são removidos da resina, repetindo o processo, se necessário, para maior pureza. Quando a amostra purificada do meteorito está pronta, Torrano e seus colegas a estudam com espectroscopia de massa de alta precisão. Até agora, a pesquisa sugere que o jovem sistema solar extraiu material de mais de um reservatório, possivelmente de diferentes tipos de supernovas próximas.

As técnicas sofisticadas descritas acima são apenas algumas das muitas ferramentas que os meteoriticistas usam para estudar as rochas espaciais que caem na Terra. Mas as ferramentas mais importantes que eles têm à sua disposição continuam sendo sua curiosidade e engenhosidade, permitindo-lhes desvendar os segredos do sistema solar a partir de quaisquer pequenas peças que ele lança em nosso caminho.

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Referência:

BOEHNLEIN, David. How do scientists study meteorites? Astronomy, 28, dez. 2022. Disponível em: <https://astronomy.com/news/2022/12/how-do-scientists-study-meteorites>. Acesso em: 28, dez. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.