Radiação cósmica pode explicar formação de planetas rochosos semelhantes à Terra sem injeção direta de supernova

Radiação cósmica oriunda de supernovas vizinhas pode ter fornecido a energia e os isótopos radioativos necessários para que planetas rochosos semelhantes à Terra surgissem em muitos sistemas estelares, segundo nova hipótese publicada na revista Science Advances.

Radiação cósmica: a peça que faltava no quebra-cabeça da formação planetária

O estudo conduzido por pesquisadores em astrofísica parte de um ponto chave: a presença de elementos radioativos de vida curta — principalmente o alumínio-26 — registrada nas porções mais antigas do Sistema Solar. Tradicionalmente, estes isótopos eram atribuídos a um cenário considerado raro, no qual uma supernova precisaria ter explodido a uma distância extremamente curta, injetando material diretamente no disco protoplanetário que mais tarde formaria a Terra. A nova proposta sugere que um fluxo intenso de radiação cósmica, e não a ejeção direta de detritos da explosão, seria suficiente para produzir os mesmos elementos no disco, reduzindo a dependência de alinhamentos improváveis.

Como a radiação cósmica de supernovas age sobre discos protoplanetários

No modelo apresentado, a supernova continua sendo necessária, mas seu papel se limita a gerar raios cósmicos altamente energéticos — partículas carregadas que atravessam o meio interestelar. Quando esses raios alcançam um disco protoplanetário jovem situado a distâncias típicas de cerca de um parsec (aproximadamente 3,26 anos-luz), eles penetram as camadas externas do gás e do pó. Ali, desencadeiam reações nucleares capazes de sintetizar quantidades mensuráveis de alumínio-26 e outros isótopos de vida curta.

Os autores afirmam que, diferentemente do modelo de injeção direta, o bombardeio por radiação cósmica não fragmenta nem dispersa o disco. Simulações computacionais indicam que a integridade do material primordial — grãos de poeira, gelo e gás que dão origem a embriões planetários — permanece preservada. Ao mesmo tempo, a produção interna de isótopos radioativos garante o aquecimento inicial necessário para alterar a retenção de água e de voláteis, processos determinantes na consolidação de corpos rochosos.

Comparação entre o cenário clássico e a nova hipótese baseada em radiação cósmica

O paradigma clássico exige múltiplas condições simultâneas: a supernova precisa ocorrer numa janela temporal curta após o colapso do disco, a ejeção de detritos deve apontar diretamente para ele e a distância precisa ser pequena o bastante para entregar material, mas não tão curta a ponto de destruir a estrutura em formação. Já o modelo de bombardeio por radiação cósmica relaxa essas restrições. Basta que a estrela-mãe do sistema se forme em um aglomerado que contenha estrelas massivas, cuja morte em supernovas seja capaz de banhar a região com partículas energéticas.

A abordagem é corroborada por simulações que colocam discos protoplanetários em ambientes estelares densos. Nessas condições, raios cósmicos advindos de diversas supernovas agem durante períodos compatíveis com a vida útil do disco, acumulando a quantidade necessária de alumínio-26 sem demandar ajustes finos de tempo, posição ou orientação.

Resultados dos modelos e quantidades de alumínio-26 alcançadas

A equipe utilizou códigos de evolução química acoplados a modelos hidrodinâmicos de discos para avaliar as reações induzidas pelos raios cósmicos. As simulações mostram que, em exposições típicas dentro de um parsec, as reações nucleares produzem níveis de alumínio-26 semelhantes aos observados nas amostras mais antigas de meteoritos do Sistema Solar. Importante destacar que a produção ocorre de forma distribuída, garantindo que o isótopo seja incorporado de maneira homogênea aos blocos planetários.

Os resultados indicam também que as taxas de aquecimento radiogênico obtidas são suficientes para influenciar a desidratação parcial de minerais e o degelo de voláteis, estágios que moldam a composição de corpos rochosos. Dessa forma, o alumínio-26 gerado pelo bombardeio cosmológico cumpre o mesmo papel térmico atribuído à injeção direta de material, mas sem exigir um evento singular.

Implicações para a frequência de planetas rochosos semelhantes à Terra

Se o banho de radiação cósmica em discos protoplanetários for de fato comum em aglomerados estelares, as condições favoráveis à formação de planetas como a Terra podem ser mais recorrentes do que se pensava. Estrelas de massa solar costumam nascer em conglomerados que incluem estrelas massivas, o que aumenta a probabilidade de supernovas próximas durante os primeiros milhões de anos do disco.

Nesse contexto, a Terra deixaria de ser resultado de um alinhamento estatisticamente improvável, passando a representar um entre muitos casos possíveis em nossa galáxia. A conclusão reforça a ideia de que a ocorrência de planetas rochosos com potencial de habitabilidade talvez não seja exceção, mas consequência direta da física nuclear acionada por partículas cósmicas em ambientes de formação estelar.

Limitações do modelo e fatores adicionais que moldam a habitabilidade

Os autores do estudo enfatizam, porém, que a presença de radiação cósmica não basta para assegurar mundos habitáveis. Diversos elementos permanecem decisivos: a longevidade do disco protoplanetário, que determina o tempo disponível para agregação de sólidos; a arquitetura do aglomerado estelar, que pode dispersar ou aproximar estrelas vizinhas; e a dinâmica interna do disco, responsável pela migração de materiais e pela distribuição de água.

Além disso, a radiação cósmica em excesso pode ter efeitos negativos, como a erosão de moléculas complexas. Dessa maneira, a janela de exposição ideal precisa equilibrar indução nuclear benéfica e preservação dos compostos precursores da vida. O estudo sugere faixas de dose dentro do parsec mencionado que atendem a esse equilíbrio, mas reconhece que variações na densidade interestelar e na taxa de supernovas podem alterar o resultado.

Próximas etapas de pesquisa

Como próximos passos, a equipe prevê o refinamento das simulações, incorporando distribuições mais realistas de partículas energéticas e diferentes geometrias de disco. Também está em andamento a comparação dos modelos com observações de isótopos em meteoritos de outros sistemas, obtidas por espectroscopia. Esses dados adicionais poderão confirmar se o padrão de alumínio-26 do Sistema Solar é representativo ou se constitui uma exceção.

Até a conclusão dessas análises, a hipótese de que a radiação cósmica suplanta a necessidade de uma injeção direta de supernova permanece como alternativa robusta para explicar a origem dos elementos radioativos que aqueceram os blocos primordiais da Terra.