Água teria se originado tanto de asteroides que colidiram com nosso planeta quanto de gás que sobrou da formação do Sol
NASA
Esta visão do horizonte da Terra foi fotografada por um membro da tripulação da Expedição 7 a bordo da Estação Espacial Internacional, usando uma lente grande angular enquanto a Estação estava sobre o Oceano Pacífico.
Uma nova teoria sugere que a água que a Terra possui pode ter se originado tanto de asteroides que colidiram com nosso planeta num passado remoto quanto de gases remanescentes do período de formação do Sol. É o que sugere um estudo publicado no mais novo número do Journal of Geophysical Research: Planets, uma revista da American Geophysical Union.
O novo estudo desafia idéias amplamente aceitas sobre o hidrogênio na água da Terra, sugerindo que o elemento veio, em parte, da nuvem de poeira e gás que existia após a formação do Sol, a chamada nebulosa solar.
Para identificar as fontes de água que existem na Terra, os cientistas têm se concentrado em buscar por fontes de hidrogênio, em vez de oxigênio, porque esse componente da água é muito mais abundante no Sistema Solar
Tradicionalmente, muitos cientistas apoiam a teoria que estabelece que toda a água da Terra veio trazida por asteroides, devido às semelhanças entre a água do mar e a água encontrada neles. A proporção entre o deutério, um isótopo mais pesado do hidrogênio, em relação ao hidrogênio normal, serve como uma assinatura química característica de cada fonte de água. No caso dos oceanos da Terra, a razão entre deutério e hidrogênio é parecida com a encontrada em asteróides.
Mas o oceano pode não estar contando toda a história do hidrogênio da Terra, de acordo com os autores do estudo.
"É um mistério para a comunidade", disse Steven Desch, professor de astrofísica da Escola da Terra e Exploração Espacial da Universidade Estadual do Arizona, em Tempe, Arizona, e um dos autores do novo estudo, liderado por Peter Buseck, professor da Escola de Exploração do Espaço e Terra e Escola de Ciências Moleculares da Universidade Estadual do Arizona. "Quando as pessoas medem a razão [deutério-hidrogênio] na água do oceano e percebem que ela é bem próxima da que vemos nos asteroides, é fácil acreditar que tudo veio desses astros".
Pesquisas mais recentes sugerem que o hidrogênio nos oceanos da Terra não representa o hidrogênio em todo o planeta, disseram os autores do estudo. Amostras de hidrogênio tiradas das profundezas da Terra, próximas à fronteira entre o núcleo e o manto, têm notavelmente menos deutério, indicando que o elemento pode não ter vindo de asteroides. Gases nobres como hélio e neon, com assinaturas isotópicas herdadas da nebulosa solar, também foram encontrados no manto da Terra.
No novo estudo, os pesquisadores desenvolveram um novo modelo teórico de formação da Terra para explicar essas diferenças entre o hidrogênio nos oceanos da Terra e no limite do manto central, bem como a presença de gases nobres no interior do planeta.
Criando um modelo do começo da Terra
De acordo com esse novo modelo, vários bilhões de anos atrás, grandes asteroides contendo água começaram o processo que os levaria a se transformar em planetas, enquanto a nebulosa solar ainda girava em torno do Sol. Esses asteroides, conhecidos como embriões planetários, colidiram e cresceram rapidamente. Eventualmente, uma colisão introduziu energia suficiente para derreter a superfície do maior desses embriões em um oceano de magma. Este maior embrião acabaria por se tornar a Terra.
Gases da nebulosa solar, incluindo o hidrogênio e gases nobres, foram absorvidos pelo grande embrião coberto de magma para formar uma atmosfera primitiva. O hidrogênio da nebulosa, que contém menos deutério e é mais leve que o hidrogênio dos asteroides, foi dissolvido no ferro fundido do oceano de magma.
Através de um processo chamado fracionamento isotópico, o hidrogênio foi puxado para o centro da jovem Terra. O hidrogênio, atraído pelo ferro, foi levado ao núcleo pelo metal, enquanto grande parte do isótopo mais pesado, o deutério, permaneceu no magma, que acabou esfriando e se tornando o manto, de acordo com os autores do estudo. Os impactos de embriões menores e outros objetos continuaram a adicionar água e massa, até a Terra atingir seu tamanho final.
Este novo modelo resultaria em uma Terra com gases nobres nas profundezas de seu manto e uma menor relação entre deutério e hidrogênio em seu núcleo do que em seu manto e nos oceanos.
Os autores utilizaram esse modelo para estimar a quantidade de hidrogênio que veio de cada fonte. Eles concluíram que a maioria era de origem asteroidal, mas parte da água da Terra veio da nebulosa solar.
"Para cada 100 moléculas de água da Terra, há uma ou duas vindas da nebulosa solar", disse Jun Wu, professor assistente de pesquisa na Escola de Ciências Moleculares e na Escola de Exploração Espacial e Terra da Universidade Estadual do Arizona e principal autor do estudo.
Um modelo perspicaz
O estudo também oferece aos cientistas novas perspectivas sobre o desenvolvimento de outros planetas e seu potencial para abrigar a vida, disseram os autores. Planetas semelhantes à Terra em outros sistemas solares podem não ter acesso a asteroides carregados de água. O novo estudo sugere que esses exoplanetas podem ter obtido água através da própria nebulosa solar de seu sistema.
"Esse modelo sugere que a inevitável formação de água provavelmente ocorreria em qualquer exoplaneta rochoso suficientemente grande nos sistemas extrasolares", disse Wu. "Eu acho isso muito emocionante."
Anat Shahar, um geoquímico da Instituição Carnegie para a Ciência, que não esteve envolvido no estudo, observou que o fator de fracionamento do hidrogênio, que descreve como a relação deutério-hidrogênio muda quando o elemento se dissolve em ferro, é atualmente desconhecida e é difícil de ser medida. Para o novo estudo, essa propriedade do hidrogênio precisou ser estimada.
O novo modelo, que combina com as pesquisas atuais, poderá ser testado assim que os experimentos revelarem o fator de fracionamento do hidrogênio, disse Shahar.
"Este artigo é uma alternativa muito criativa para um problema antigo", disse Shahar. "Os autores fizeram um bom trabalho em estimar quais seriam esses diferentes fatores de fracionamento sem os experimentos".
União Geofísica Americana
Sientific American Brasil
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