Modesto, humilde e extraordinariamente inteligente”: Como um matemático soviético silenciosamente resolveu o mistério da formação de planetas
Nos últimos cem anos, avançamos significativamente em nossa compreensão sobre a formação dos planetas em nosso sistema solar. No trecho do livro “O Que Se Passou Contigo” (HarperCollins, 2023), de Dan Levitt, exploramos a história de um matemático soviético que dedicou uma década a um problema que havia confundido a maioria dos astrônomos. Quando finalmente encontrou a solução, seu feito foi recebido com indiferença e ceticismo.
Há cerca de 4,8 bilhões de anos, os átomos que, eventualmente, constituíram nossa existência, faziam parte de vastas nuvens de gás e poeira que vagavam pelo espaço vazio. Nesse período, não havia sistema solar, planetas ou Terra. Inicialmente, os cientistas lutaram para explicar como nosso planeta sólido e habitável surgiu. O processo de transformar essa nuvem etérea de gás e poeira em nosso planeta rochoso atual, propício à vida, parecia ser um feito mágico. As questões sobre como e quando a Terra se tornou propícia à vida e os desafios enfrentados por suas moléculas antes da evolução da vida intrigaram os pesquisadores. Esses átomos passaram por eventos cataclísmicos, incluindo colisões, derretimentos e bombardeios, que superaram qualquer destruição já testemunhada pelos humanos.
A busca por elucidar a formação de nossos planetas era tão formidável que, na década de 1950, a maioria dos astrônomos abandonou suas teorias, pois pareciam levar a becos sem saída. Dois séculos antes, os filósofos Immanuel Kant e Pierre-Simon Laplace teorizaram corretamente que a gravidade causou o colapso de uma enorme nuvem giratória de gás e poeira em uma estrela, o nosso sol. No entanto, explicar como os planetas se formaram a partir dos restos dessa nuvem provou ser um desafio esquivo. Eles propuseram que um disco de poeira e gases remanescentes continuou a orbitar o Sol, eventualmente se consolidando em planetas. No entanto, ninguém conseguia descrever convincentemente como esse disco se fragmentou ou como os planetas surgiram das menores nuvens resultantes.
Em 1917, James Jeans, um inglês, introduziu uma ideia inovadora endossada por seus contemporâneos, incluindo Cecilia Payne. Jeans propôs que a atração gravitacional de uma estrela em passagem fosse responsável por arrancar grandes porções de gás da superfície do sol, que então se tornaram os planetas. Outras teorias sugeriram que os planetas eram o resultado de detritos deixados por colisões estelares. No entanto, a formação de nove planetas distantes a partir de tais colisões permaneceu um mistério, semelhante a abrir uma secadora e encontrar roupas molhadas transformadas em roupas secas e dobradas. Apenas alguns astrônomos perseveraram com essa questão intrigante, enquanto outros a consideraram mera “diversão inocente” ou “especulação extravagante”, como observou o astrônomo George Wetherill. O desafio residia em se a humanidade poderia, algum dia, enxergar tão longe no passado para descobrir as respostas.
No entanto, no final da década de 1950, durante a Guerra Fria, um jovem físico soviético chamado Viktor Safronov decidiu ousadamente enfrentar esse problema usando a matemática. Safronov, apesar de sua estatura modesta e de um histórico de malária devido ao serviço militar durante a Segunda Guerra Mundial, possuía inteligência excepcional. Suas realizações acadêmicas em física e matemática na Universidade de Moscou levaram o renomado cientista Otto Schmidt a recrutá-lo para a Academia de Ciências Soviética.
Schmidt, como Kant e Laplace antes dele, acreditava que nossos planetas se formaram a partir de um disco de gás e poeira que orbitava o Sol. Ele buscava a expertise matemática de Safronov para desvendar os detalhes intricados desse processo. Trabalhando em um escritório na Academia de Ciências, Safronov embarcou na tarefa monumental de explicar como trilhões e trilhões de partículas de gás e poeira poderiam se unir para criar um sistema solar. Armado com lápis, papel e régua de cálculo, ele estimou diligentemente os efeitos de inúmeras colisões, baseando-se principalmente em estatísticas e equações de dinâmica de fluidos para descrever o fluxo de gases e líquidos. Surpreendentemente, ele realizou tudo isso sem o auxílio de computadores, o que pode até mesmo ter aprimorado sua intuição já formidável.
A jornada de Safronov começou com a suposição de que nosso sistema solar teve origem em uma vasta nuvem primordial de gás e poeira que a gravidade transformou em nosso sol, com aproximadamente 99% dela se tornando o sol. Os remanescentes, longe demais para serem atraídos pelo sol, mas muito próximos para escapar de sua atração gravitacional, foram achatados em um disco de poeira e gases que orbitava o sol devido à gravidade e à força centrípeta.
Safronov, famoso por sua habilidade em fazer estimativas matemáticas rápidas, partiu para calcular o que ocorria quando pequenas partículas dentro do disco colidiam e se fundiam. Usando sua destreza matemática e sua determinação, Safronov se esforçou para estimar as consequências de inúmeras colisões, uma tarefa assombrosa, com ou sem computador. Para colocar em perspectiva, era semelhante a calcular a trajetória de um furacão a partir das primeiras gotas d’água que se formam nas nuvens.
Safronov reconheceu que as partículas cósmicas de poeira e gás dentro da órbita do sol viajavam a aproximadamente a mesma velocidade e direção. Quando essas partículas colidiam, às vezes se fundiam, formando gradualmente aglomerados maiores que eventualmente atingiam o tamanho de pedregulhos, navios de carga, cordilheiras e, finalmente, mini-planetas. As perspicácias de Safronov pavimentaram o caminho para identificar os principais desafios na explicação da origem de nossos planetas, e ele ousadamente enfrentou muitos deles com sua destreza matemática.
Por anos, Safronov trabalhou na área de formação planetária, em grande parte isolado, já que a maioria de seus colegas soviéticos permaneceu cética e desinteressada em sua pesquisa. Seu trabalho parecia altamente especulativo e distante da evidência empírica. No entanto, em 1969, Safronov publicou um livro conciso resumindo seus dez anos de pesquisa solitária. Ele presenteou um exemplar a um estudante de pós-graduação americano que, por sua vez, recomendou-o à NASA para publicação. Três anos depois, uma versão em inglês chegou ao público ocidental, revolucionando nossa compreensão de como a Terra e todos os planetas surgem.
O trabalho de Safronov proporcionou um avanço notável na compreensão da formação planetária e continua a ser um marco na história da ciência. Suas contribuições matemáticas, somadas à sua dedicação incansável, permitiram que a humanidade vislumbrasse o extraordinário processo que deu origem aos planetas em nosso sistema solar.
Compreender a formação de planetas é fundamental para desvendar os mistérios do nosso próprio planeta e do universo que nos cerca. O trabalho pioneiro de Viktor Safronov nos lembra da importância da perseverança e da busca constante pelo conhecimento, mesmo quando os desafios parecem insuperáveis. Seu legado perdura como um exemplo de como a matemática e a ciência podem abrir novos horizontes em nossa compreensão do cosmos. [Space]
