Nova teoria explica como a terra antiga passou a ser tão molhada: WebCuriosos

Quando a Terra se formou pela primeira vez, estava quente demais para manter o gelo. Isso significa que toda a água do nosso planeta deve ter se originado de fontes extraterrestres.

Estudos de rochas terrestres antigas sugerem que a água líquida existia na Terra desde 100 milhões de anos após a formação do sol – praticamente 'imediatamente' em uma escala de tempo astrofísica.

Esta água, agora com mais de 4,5 bilhões de anos, foi renovada perpetuamente pelo ciclo da água da Terra. Minha equipe de pesquisa recentemente propôs uma nova teoria para explicar como a água chegou na terra pela primeira vez.

Um mistério bilhões de anos em formação

Os astrofísicos estão enfrentando a questão de como a água chegou ao nosso jovem planeta há décadas. Uma das primeiras hipóteses sugeriu que a água da Terra era um subproduto direto da formação do planeta, liberado via magma durante erupções vulcânicas, nas quais a maior parte do gás emitida é o vapor de água.

No entanto, essa hipótese evoluiu nos anos 90 após a análise da composição da água da Terra e a descoberta do papel potencial de Cometas geladasapontando para uma origem extraterrestre.

Os cometas, que são misturas de gelo e rochas formados nos alcances distantes do sistema solar, às vezes são ejetados em direção ao sol. Quando aquecidos pelo sol, eles desenvolvem caudas impressionantes de poeira e gás que são visíveis da Terra. Os asteróides, localizados no cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter, também foram propostos como progenitores potenciais da água da Terra.

O estudo das rochas cometárias e de asteróides por meio de meteoritos – pequenos fragmentos desses corpos que caíram na Terra – forneceu informações importantes.

Analisando A proporção D/H. – A proporção de hidrogênio pesado (deutério) para o hidrogênio padrão – os cientistas descobriram que a água da Terra corresponde mais à dos asteróides 'carbonáceos', que carregam traços de água passada. Isso mudou o foco da pesquisa em relação a esses asteróides.

Estudos recentes se concentraram na identificação dos mecanismos celestes que poderiam ter entregue esses asteróides ricos em água à superfície seca do início da Terra. Numerosas teorias surgiram para explicar a 'perturbação' dos planetesimais – corpos grandes e gelados nos cintos de asteróides e Kuiper.

Esses cenários propõem interações gravitacionais que desalojaram esses objetos, enviando -os a serem lançados em direção à Terra. Tais eventos exigiriam um complexo processo de “bilhar gravitacional”, sugerindo uma história tumultuada do sistema solar.

Embora seja evidente que a formação planetária envolveu revoltas e impactos significativos, é possível que a entrega da água da Terra tenha ocorrido de uma maneira mais natural e menos dramática.

Uma hipótese mais simples

Comecei com a suposição de que os asteróides emergem gelados de sua formação Cocoon, também conhecidos como disco protoplanetário. Este casulo é um disco enorme, rico em hidrogênio, cheio de poeira, onde se formam planetas e correias iniciais. Ele envolve todo o sistema planetário nascente.

Uma vez que esse casulo protetor se dissipa – após alguns milhões de anos – os asteróides se aquecem, fazendo com que seu gelo derrete ou, mais precisamente, sublimado. No espaço, onde a pressão é quase zero, a água permanece em forma de vapor após esse processo.

Um disco de vapor de água é então sobreposto ao cinto de asteróides que orbita o sol. À medida que o gelo sublima, o disco se enche de vapor, que se espalha para dentro em direção ao sol devido a processos dinâmicos complexos. Ao longo do caminho, esse disco de vapor encontra os planetas internos, imergindo -os em uma espécie de 'banho'.

De certa forma, o disco 'águas' os planetas terrestres: Marte, Terra, Vênus e Mercúrio. A maior parte dessa captura de água ocorreu de 20 a 30 milhões de anos após a formação do sol, durante um período em que a luminosidade do sol aumentou dramaticamente por um breve período de tempo, aumentando a taxa de desgaseificação de asteróides.

Depois que a água é capturada pela atração gravitacional de um planeta, muitos processos podem ocorrer.

Na Terra, no entanto, um mecanismo de proteção garante que a massa total de água permaneça relativamente constante desde o final do período de captura até hoje. Se a água subir muito na atmosfera, ela se condensa em nuvens, que eventualmente retornam à superfície como um processo de chuva – conhecido como ciclo da água.

As quantidades de água na Terra, passadas e presentes, estão bem documentadas. Nosso modelo, que começa com a desgaseificação de gelo do cinturão de asteróides originais, é responsável pela quantidade de água necessária para formar oceanos, rios e lagos, e até a água enterrada no fundo da Terra.

Medições precisas da relação D/H de água nos oceanos também estão alinhadas com o nosso modelo. Além disso, o modelo explica as quantidades de água presentes no passado em outros planetas – e mesmo na lua.

Você pode se perguntar como cheguei a essa nova teoria. Ele decorre de observações recentes, particularmente as feitas com Alma, uma variedade de radiotelescópio de mais de 60 antenas localizadas no Chile, em um platô a cinco quilômetros acima do nível do mar.

As observações de sistemas extra -solares com cintos semelhantes à correia Kuiper revelam que os planetesimais nessas cintos sublimam o monóxido de carbono (CO). Para os cintos mais próximos de sua estrela, como o cinto de asteróides, o CO é muito volátil para estar presente, e é mais provável que a água seja liberada.

Construindo o modelo

Foi a partir dessas descobertas que a idéia inicial para a teoria começou a tomar forma. Além disso, dados recentes das missões Hayabusa 2 e Osiris-Rex, que exploraram asteróides semelhantes aos que poderiam ter contribuído para a formação do disco inicial de vapor de água, forneceu confirmação de chave.

Essas missões, juntamente com observações de longa data de telescópios terrestres, revelaram quantidades substanciais de minerais hidratados nesses asteróides-minerais que só podem se formar através do contato com a água. Isso apóia a premissa de que esses asteróides eram inicialmente gelados, embora a maioria tenha perdido o gelo (exceto corpos maiores como Ceres).

Com a base do modelo em vigor, o próximo passo foi desenvolver uma simulação numérica para rastrear a desgaseificação de gelo, a dispersão do vapor de água e sua eventual captura pelos planetas.

Durante essas simulações, rapidamente ficou claro que o modelo poderia explicar o suprimento de água da Terra. Pesquisas adicionais sobre quantidades de água anteriores para Marte e outros planetas terrestres confirmaram a aplicabilidade do modelo também. Tudo se encaixa, e os resultados estavam prontos para publicação!

Como pesquisadores, não basta projetar um modelo que funcione e parece explicar tudo. A teoria deve ser testada em uma escala maior. Embora agora seja impossível detectar o disco inicial de vapor de água que 'regou' os planetas terrestres, podemos procurar sistemas extra -solares com cintos de asteróides jovens para ver se existem tais discos de vapor de água.

De acordo com nossos cálculos, esses discos, embora fracos, devem ser detectáveis ​​com Alma. Nossa equipe acabou de garantir o tempo na ALMA para investigar sistemas específicos para evidências deles.

Podemos estar no início de uma nova era para entender as origens da água da Terra.

Quentin KralAstrofísico no Observatório Paris-PSL, CNRS, Universidade de Sorbonne, Universidade de Paris Cité

Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o Artigo original.