Temos cometas e asteróides para agradecer pela água da Terra, de acordo com a teoria mais amplamente aceita entre os cientistas. Mas não é tão cortado e seco. Ainda é um mistério, e um novo estudo sugere que nem toda a água da Terra foi entregue ao nosso planeta dessa maneira.
O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo e está no centro da questão em torno da água da Terra. Este novo estudo foi co-liderado por Peter Buseck, professor de Regents na Escola de Exploração da Terra e do Espaço e Escola de Ciências Moleculares da Universidade Estadual do Arizona. Nele, os autores sugerem que o hidrogênio veio, pelo menos parcialmente, da nebulosa solar, uma nuvem de gás e poeira que sobrou após a formação do Sol.
Antes de nos aprofundarmos nos detalhes deste novo estudo, é útil examinar a teoria de longa data que ela pode substituir.
Por um longo tempo, a maioria dos cientistas acreditou na versão da água-de-cometas e asteróides da origem da água aqui na Terra. Tudo começa com a formação do sol.
Quando o Sol se formou em uma nuvem molecular, ele varreu a maior parte do material na nuvem, deixando um pouco de sobra para todo o resto: planetas, asteróides e cometas. Quando o Sol voltou à vida com a fusão, um poderoso vento solar enviou muito hidrogênio de suas camadas externas para além de onde estão hoje os planetas rochosos internos - Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.
Este é o reino dos gigantes gasosos e, mais importante, dos cometas e asteróides. Os cometas são corpos rochosos e gelados, que se acredita conter quantidades significativas de hidrogênio soprado pelo Sol no início, e também asteróides, embora em menor grau. Eles se tornaram um reservatório significativo de hidrogênio.
Quando a Terra se formou, era uma bola derretida, sua superfície mantida nesse estado por colisões repetidas com asteróides. Até agora, tudo bem, já que o início do Sistema Solar era um lugar muito mais caótico do que é agora. Quando asteróides e cometas atingiram esta Terra quente, a água e o hidrogênio nela foram levados ao espaço. À medida que a Terra esfriava com o tempo, a água das colisões de cometas e asteróides era permitida condensar na Terra e não ser levada ao espaço. A água ficou presa.
A evidência para isso está nas relações isotópicas. A proporção do isótopo pesado de isótopo de hidrogênio para o hidrogênio normal é uma assinatura química. Dois corpos de água com a mesma proporção devem ter a mesma origem, continua o pensamento. E os oceanos da Terra têm a mesma proporção que a água nos asteróides.
Essa é uma versão muito simplificada da teoria amplamente aceita de como a água chegou à Terra.
Mas os cientistas são descontentes, sempre tentando entender melhor as coisas. Eles estavam questionando a teoria da "água dos cometas" antes da publicação deste novo estudo.
Em 2014, alguns cientistas estudaram a questão observando meteoritos de diferentes idades. (Os meteoritos são apenas asteróides que atingiram a Terra.) Primeiro, eles analisaram o que é conhecido como 'meteoritos de condrito carbonáceo'. Eles são os mais antigos que conhecemos e se formaram na mesma época que o Sol. Eles são os principais blocos de construção da Terra.
Em seguida, eles estudaram meteoritos que acreditamos serem originários do grande asteróide Vesta. Vesta se formou na mesma região que a Terra, cerca de 14 milhões de anos após o nascimento do sistema solar. De acordo com este estudo de 2014, os meteoritos antigos se assemelhavam à composição do Sistema Solar e continham muita água, por isso foram amplamente considerados a fonte da água da Terra.
As medidas deste estudo de 2014 mostraram que esses meteoritos têm a mesma química que os condritos e rochas carbonáceas encontrados na Terra. Eles concluíram que os condritos carbonáceos são a fonte comum mais provável de água. Na época, Horst Marschall, um dos autores do estudo, disse: “O estudo mostra que a água da Terra provavelmente se acumulou ao mesmo tempo que a rocha. O planeta se formou como um planeta úmido com água na superfície. ” A equipe responsável por esse estudo reconheceu que parte da nossa água veio de impactos.
O que nos leva a este novo estudo, que reforça as conclusões do estudo de 2014.
Os autores deste novo estudo dizem que os oceanos e suas proporções isotópicas podem não contar toda a história. "É um pouco cego na comunidade", disse Steven Desch, professor de astrofísica da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da Universidade Estadual do Arizona, em Tempe, Arizona. "Quando as pessoas medem a proporção [deutério / hidrogênio] na água do oceano e veem que ela é muito próxima do que vemos nos asteróides, sempre foi fácil acreditar que tudo vinha dos asteróides". É difícil culpá-los; é uma evidência bastante convincente.
"É um pouco cego na comunidade". - Steven Desch, Escola de Exploração da Terra e do Espaço, ASU.
Desch e os outros autores deste novo estudo apontam para uma pesquisa publicada em 2015, mostrando que os oceanos da Terra podem não ser representativos da água primordial da Terra. Os oceanos podem ter circulado entre a superfície e um reservatório mais profundo de água, nas profundezas da Terra. Isso pode ter alterado a proporção ao longo do tempo e pode significar que essa água mais profunda representa pelo menos parte da verdadeira água primordial da Terra. E essa água pode ter vindo diretamente da nebulosa solar, e não através de impactos de cometas e asteróides.
O estudo desenvolve um novo modelo teórico da formação da Terra para explicar essas diferenças entre o hidrogênio nos oceanos da Terra e na fronteira entre o núcleo e o manto.
Este novo modelo mostra grandes asteróides com registro de água formados em planetas bilhões de anos atrás na nebulosa solar rodopiando em torno do Sol. Esses embriões planetários sofreram colisão seqüencial e cresceram rapidamente. Eventualmente, eles dizem, uma colisão poderosa o suficiente derreteu a superfície do maior embrião em um oceano de magma. Este maior embrião tornou-se Terra.
Esse embrião grande tinha gravidade suficiente para manter a atmosfera e atraiu gases, incluindo o hidrogênio, o mais abundante, da nebulosa solar para formar um. O hidrogênio na nebulosa solar continha menos deutério e é mais leve que o hidrogênio asteróide. Dissolveu-se no ferro fundido do oceano magma na Terra.
O hidrogênio foi puxado para o centro da Terra por um processo chamado fracionamento isotópico. O hidrogênio é atraído pelo ferro e foi entregue ao núcleo da Terra pelo ferro. O deutério, o isótopo pesado de hidrogênio, permaneceu no magma, que esfriou para formar o manto da Terra. Os impactos contínuos trouxeram mais água e massa para a Terra, até atingir a massa que é hoje.
O ponto chave neste novo modelo é que o hidrogênio no núcleo da Terra é diferente do hidrogênio no manto e nos oceanos. A água do núcleo tem muito menos deutério. Mas o que tudo isso significa?
O novo modelo permitiu que os autores estimassem a quantidade de água resultante dos impactos dos asteróides à medida que a Terra crescia e evoluía, em comparação com a quantidade proveniente da nebulosa solar quando a Terra se formou. A conclusão deles? "Para cada 100 moléculas de água da Terra, uma ou duas são provenientes da nebulosa solar", disse Jun Wu, professor assistente de pesquisa da Escola de Ciências Moleculares e da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da Universidade Estadual do Arizona e co-autor principal da o estudo.
Este estudo é uma nova perspectiva sobre a formação, o desenvolvimento e como a vida precoce pode florescer em um planeta jovem.
“Este modelo sugere que a inevitável formação de água provavelmente ocorreria em qualquer exoplaneta rochoso suficientemente grande em sistemas extra-solares. Eu acho isso muito emocionante. ” - Jun Wu, Escola de Ciências Moleculares e Escola de Exploração da Terra e do Espaço da ASU, co-autora principal.
Anteriormente, pensávamos que os únicos planetas que poderiam ter vida neles teriam que estar em um sistema solar rico em asteróides e cometas contendo água. Mas isso pode não ser o caso. Em outros sistemas solares, nem todos os planetas semelhantes à Terra têm acesso a asteróides carregados com água. O novo estudo sugere que qualquer exoplaneta habitável possa ter obtido água da nebulosa solar em seu sistema. A Terra esconde a maior parte de sua água em seu interior. A Terra possui aproximadamente dois oceanos em seu manto e 4 ou 5 em seu núcleo. Exoplanetas podem ser semelhantes.
"Este modelo sugere que a inevitável formação de água provavelmente ocorreria em qualquer exoplaneta rochoso suficientemente grande em sistemas extra-solares", disse Wu. "Acho isso muito emocionante."
No entanto, há um ponto de advertência neste novo modelo, que envolve o fracionamento do hidrogênio. Não se sabe bem como a razão deutério / hidrogênio muda quando o elemento se dissolve em ferro, que está no centro desse novo modelo. Isso teve que ser estimado neste novo estudo.
No geral, o novo estudo se encaixa bem em outras pesquisas sobre a água da Terra. Uma vez que mais trabalho é feito no fracionamento de hidrogênio, o novo modelo pode ser testado com mais rigor.
- Comunicado da AGU: "Cientistas teorizam nova história de origem para a água da Terra"
- Artigo de pesquisa: "Origem da água da terra: herança condrítica, além da ingestão nebulosa e armazenamento de hidrogênio no núcleo"
- Trabalho de pesquisa: "Evidência de água primordial no manto profundo da Terra"
- Trabalho de pesquisa: "Acréscimo precoce de água no sistema solar interno de uma fonte semelhante a condrito carbonáceo"
- Wikipedia: Formação e evolução do Sistema Solar
- Wikipedia: 4 Vesta
