Earth, o planeta da água. Imagem via NASA.
Earth é rico em água, e tem sido durante alguns biliões de anos, mas os cientistas ainda estão a debater de onde veio todo aquele líquido que sustenta a vida. Pelo menos parte dele foi trazido para cá por cometas ou asteróides, mas essa ideia ainda fica aquém das expectativas ao explicar a quantidade de água que acabou na superfície da Terra – e também nas profundezas da Terra. Agora, uma equipa de cientistas da Universidade Estatal do Arizona (ASU), liderada por Peter Buseck, apresentou uma nova proposta. O novo artigo revisto por pares foi publicado no Journal of Geophysical Research: Planetas a 9 de Outubro de 2018.
A nova investigação sugere que a água da Terra veio tanto de material rochoso, como os asteróides, como da vasta nuvem de poeira e gás que resta após a formação do sol, chamada nebulosa solar.
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A água do oceano da Terra é semelhante à encontrada nos asteróides. Essa é uma razão pela qual os cientistas há muito que pensam que a maior parte da água terrestre veio de um bombardeamento de asteróides nos dias do sistema solar primitivo. A proporção de deutério – um isótopo de hidrogénio mais pesado – em relação ao hidrogénio normal é uma assinatura química única em várias fontes de água. No caso dos oceanos da Terra, a relação de deutério/hidrogénio está próxima do que se encontra nos asteróides. Mas, segundo Steven Desch, também na ASU e um dos membros da equipa:
É um pouco um ponto cego na comunidade. Quando as pessoas medem a proporção na água do oceano e vêem que está muito próxima do que vemos nos asteróides, foi sempre fácil acreditar que tudo veio dos asteróides.
algumas das primeiras águas da Terra provêm de embriões planetários que colidem com água de asteróides. Imagem via J. Wu/S. Desch/ASU.
Jun Wu na ASU é o autor principal do estudo. Ele acrescentou:
A nebulosa solar tem recebido a menor atenção entre as teorias existentes, embora fosse o reservatório predominante de hidrogénio no nosso sistema solar primitivo.
O hidrogénio nos oceanos da Terra pode não representar o hidrogénio em todo o planeta como um todo, no entanto. Amostras de hidrogénio do interior profundo da Terra, perto da fronteira entre o núcleo e o manto, têm notavelmente menos deutério – indicando que este hidrogénio pode não ter vindo de asteróides, afinal de contas. Os gases nobres hélio e néon, com assinaturas isotópicas herdadas da nebulosa solar, também foram encontrados no manto da Terra.
Como explicar estas diferenças? Os investigadores precisavam de desenvolver um novo modelo teórico de formação da Terra para responder a essa pergunta. De acordo com o modelo, a Terra era o maior de muitos embriões planetários – também conhecidos como protoplanetas – no sistema solar primitivo.
Essencialmente, o seu modelo mostra asteróides grandes, encharcados, acabando por se formar em planetas como a Terra através de colisões.
Pensa-se que a água da Terra provém de asteróides que impactam o planeta no início da sua história. Imagem via NASA/Don Davis.
A superfície da Terra muito jovem era inicialmente um oceano de magma. O hidrogénio e os gases nobres da nebulosa solar foram atraídos para o embrião planetário, formando a primeira atmosfera. O hidrogénio nebular, que contém menos deutério e é mais leve que o hidrogénio asteróide, dissolvido no ferro fundido do oceano magma.
Hidrogénio foi então atraído para o centro da Terra – um processo chamado fraccionamento isotópico. O hidrogénio foi entregue ao núcleo através da sua atracção pelo ferro, enquanto grande parte do isótopo mais pesado, o deutério, permaneceu no magma que acabou por arrefecer para formar o manto. Impactos de embriões planetários mais pequenos e outros objectos continuaram a acrescentar água e massa adicional até que a Terra atingiu o seu tamanho final.
O resultado final foi que a Terra tinha gases nobres no seu interior, com uma relação deutério/hidrogénio mais baixa no seu núcleo do que no seu manto e oceanos. A maior parte da água da Terra provinha de asteróides, mas algumas também vinham da nebulosa solar. Como Wu observou:
Para cada 100 moléculas de água da Terra, há uma ou duas que provêm da nebulosa solar.
Conceito artístico da nebulosa solar – um disco gigante de gás e poeira – que rodeava o jovem sol no início da história do sistema solar. Pensa-se agora que alguma da água da Terra também tenha vindo daqui. Imagem via ESO/L. Calçada.
Então e os cometas, uma vez que têm tanto gelo de água neles? De acordo com Desch:
Cometas contêm muitos gelos, e em teoria poderiam ter fornecido alguma água. Mas há outra forma de pensar sobre as fontes de água nos dias formativos do sistema solar. Como a água é hidrogénio mais oxigénio, e o oxigénio é abundante, qualquer fonte de hidrogénio poderia ter servido como origem da água da Terra.
Também, os cometas têm rácios deutério para hidrogénio (D/H) mais elevados, pelo que na realidade não são boas fontes para a água da Terra. A razão D/H de hidrogénio gasoso na nebulosa solar era apenas 21 ppm, demasiado baixa para ter fornecido a maior parte da água da Terra. Os asteróides são muito mais compatíveis, juntamente com a nebulosa solar.
Os novos resultados do estudo também poderiam ter implicações para exoplanetas rochosos em órbita de outras estrelas, tais como o super Lobo da Terra 1061c na imagem conceptual deste artista. Muitas delas poderiam ter água em abundância, tal como a Terra. Imagem via NASA/Ames/JPL-Caltech.
Finalmente, os novos resultados têm implicações para os exoplanetas rochosos em órbita de outras estrelas. Muitos desses mundos foram agora descobertos, e se existe uma maior probabilidade de alguns deles também terem água líquida, isso também aumenta as hipóteses de esses planetas serem habitáveis. De acordo com os investigadores:
Os nossos resultados sugerem que a formação de água é provavelmente inevitável em planetas rochosos suficientemente grandes em sistemas extra-solares.
Bottom line: A origem da água da Terra tem sido debatida há muito tempo, mas este novo estudo aponta para uma fonte – a nebulosa solar, ou nuvem de gás e poeira deixada após a formação do sol – que anteriormente tinha sido negligenciada na sua maioria. O novo trabalho, baseado na modelação por computador, pode ter implicações para mundos rochosos que orbitam estrelas distantes.
Source: Origem da Água da Terra: Herança Condrítica Plus Nebular Ingassing e Armazenamento de Hidrogénio no Núcleo
Via Arizona State University
Paul Scott Anderson teve uma paixão pela exploração espacial que começou quando ele era criança quando assistiu ao Cosmos de Carl Sagan. Enquanto estava na escola, era conhecido pela sua paixão pela exploração do espaço e astronomia. Começou o seu blogue The Meridiani Journal em 2005, que era uma crónica de exploração planetária. Em 2015, o blog foi rebaptizado como Planetaria. Embora interessado em todos os aspectos da exploração do espaço, a sua principal paixão é a ciência planetária. Em 2011, começou a escrever sobre o espaço numa base freelance, e agora escreve actualmente para AmericaSpace and Futurism (parte de Vocal). Também escreveu para Universe Today e SpaceFlight Insider, e também foi publicado em The Mars Quarterly e fez escritos suplementares para a conhecida aplicação iOS Exoplanet para iPhone e iPad.
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