12/04/2023 - 13:07
A água da Terra pode ter se originado de interações entre as atmosferas ricas em hidrogênio e os oceanos de magma dos embriões planetários que compreenderam os anos de formação da Terra, de acordo com um novo trabalho de Anat Shahar, do Instituto Carnegie, e Edward Young e Hilke Schlichting, da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), ambos nos EUA. Suas descobertas, que poderiam explicar as origens das características típicas da Terra, foram publicadas na revista Nature.
- Água no Sistema Solar é bem mais antiga do que o Sol
- Ciclo da água da Terra primitiva foi essencial na formação de continentes
- Descoberto exoplaneta que pode ser totalmente coberto por água
Durante décadas, o que os pesquisadores sabiam sobre a formação do planeta baseava-se principalmente em nosso próprio Sistema Solar. Embora existam alguns debates ativos sobre a formação de gigantes gasosos como Júpiter e Saturno, é amplamente aceito que a Terra e os outros planetas rochosos se acumularam a partir do disco de poeira e gás que cercou nosso Sol em sua juventude.
À medida que objetos cada vez maiores colidiam uns com os outros, os planetesimais bebês que posteriormente formaram a Terra ficavam maiores e mais quentes, fundindo-se em um vasto oceano de magma devido ao calor das colisões e elementos radiativos. Com o tempo, à medida que o planeta esfriava, o material mais denso afundou, separando a Terra em três camadas distintas – o núcleo metálico e o manto e a crosta rochosos de silicato.
Nova abordagem
No entanto, a explosão da pesquisa de exoplanetas na última década proporcionou uma nova abordagem para modelar o estado embrionário da Terra.
“As descobertas de exoplanetas nos deram uma apreciação muito maior de como é comum que planetas recém-formados sejam cercados por atmosferas ricas em hidrogênio molecular, H2, durante seus primeiros milhões de anos de crescimento”, explicou Shahar. “Posteriormente, esses envelopes de hidrogênio se dissipam, mas deixam suas impressões digitais na composição do jovem planeta.”
A partir dessas informações, os pesquisadores desenvolveram novos modelos para a formação e evolução da Terra a fim de ver se as características químicas distintas de nosso planeta natal poderiam ser replicadas.
Usando um modelo recém-desenvolvido, os pesquisadores de Carnegie e da UCLA foram capazes de demonstrar que, no início da existência da Terra, as interações entre o oceano de magma e uma protoatmosfera de hidrogênio molecular poderiam ter dado origem a algumas características específicas da Terra, como sua abundância de água e seu estado geral oxidado.
Modelagem matemática
Os pesquisadores utilizaram modelagem matemática para explorar a troca de materiais entre atmosferas de hidrogênio molecular e oceanos de magma, observando 25 compostos diferentes e 18 tipos diferentes de reações – complexas o suficiente para produzir dados valiosos sobre a possível história formativa da Terra, mas simples o suficiente para uma completa interpretação.
As interações entre o oceano de magma e a atmosfera em sua simulada Terra bebê resultaram no movimento de grandes massas de hidrogênio no núcleo metálico, na oxidação do manto e na produção de grandes quantidades de água.
Mesmo que todo o material rochoso que colidiu para formar o planeta em crescimento estivesse completamente seco, essas interações entre a atmosfera de hidrogênio molecular e o oceano de magma gerariam grandes quantidades de água, revelaram os pesquisadores. Outras fontes de água são possíveis, dizem eles, mas não são necessárias para explicar o estado atual da Terra.
“Esta é apenas uma explicação possível para a evolução do nosso planeta, mas que estabeleceria uma ligação importante entre a história da formação da Terra e os exoplanetas mais comuns que foram descobertos orbitando estrelas distantes, chamados de Super-Terras e sub-Netunos”, Shahar concluiu.
Diferenciação de bioassinaturas
Esse projeto fazia parte do projeto interdisciplinar e multi-institucional AEThER, iniciado e liderado por Shahar, que busca revelar a composição química dos planetas mais comuns da Via Láctea – Super-Terras e sub-Netunos – e desenvolver uma estrutura para detectar assinaturas de vida em mundos distantes. Esse esforço foi desenvolvido para entender como a formação e evolução desses planetas moldam suas atmosferas. Isso poderia, por sua vez, permitir que os cientistas diferenciassem bioassinaturas verdadeiras, que só poderiam ser produzidas pela presença de vida, de moléculas atmosféricas de origem não biológica.
“Telescópios cada vez mais poderosos estão permitindo aos astrônomos entender as composições das atmosferas dos exoplanetas em detalhes nunca antes vistos”, disse Shahar. “O trabalho do AEThER informará suas observações com dados experimentais e de modelagem que, esperamos, levem a um método infalível para detectar sinais de vida em outros mundos.”
