Como é que a Terra obteve a sua água?

De acordo com um novo estudo, a água do nosso planeta pode ter tido origem nas interações entre as atmosferas ricas em hidrogénio e os oceanos de magma dos embriões planetários que compunham os primeiros anos da Terra. As descobertas, que podem explicar as origens de características-chave da Terra, foram publicadas na revista Nature.

Durante décadas, o que os investigadores sabiam sobre a formação planetária baseava-se principalmente no nosso próprio Sistema Solar. Embora existam alguns debates sobre a formação de gigantes gasosos como Júpiter e Saturno, é amplamente aceite que a Terra e os outros planetas rochosos nasceram a partir da acreção de poeira e gás que rodeava o nosso Sol na sua juventude.

À medida que objetos cada vez maiores colidiam uns com os outros, os planetesimais que eventualmente acabaram por formar a Terra cresceram tanto em termos de tamanho como de temperatura, derretendo-se num vasto oceano de magma devido ao calor das colisões e dos elementos radioativos. Com o tempo, à medida que o planeta arrefecia, o material mais denso afundou para o interior, separando a Terra em três camadas distintas – o núcleo metálico e o manto e crosta de rocha e silicatos.

No entanto, a explosão da investigação exoplanetária ao longo da última década informou uma nova abordagem para modelar o estado embrionário da Terra.

“As descobertas exoplanetárias deram-nos uma apreciação muito maior da frequência de planetas recém-formados rodeados por atmosferas ricas em hidrogénio molecular, H2, durante os seus primeiros milhões de anos de crescimento”, explicou Anat Shahar, do Instituto Carnegie. “Eventualmente, estes invólucros de hidrogénio dissipam-se, mas deixam as suas impressões digitais na composição do jovem planeta”.

Utilizando esta informação, os investigadores desenvolveram novos modelos de formação e evolução da Terra para ver se os traços químicos distintos do nosso planeta natal podiam ser replicados.

Recorrendo a um modelo recentemente desenvolvido, investigadores de Carnegie e da UCLA (University of California, Los Angeles) conseguiram demonstrar que, no início da existência da Terra, as interações entre o oceano de magma e uma protoatmosfera de hidrogénio molecular poderiam ter dado origem a algumas das características-chave da Terra, tais como a sua abundância de água e o seu estado oxidado geral.

Os investigadores utilizaram modelos matemáticos para explorar a troca de materiais entre atmosferas de hidrogénio molecular e oceanos de magma, analisando 25 compostos diferentes e 18 tipos diferentes de reações – suficientemente complexos para produzir dados valiosos sobre a possível história da formação da Terra, mas suficientemente simples para serem interpretados integralmente.

As interações entre o oceano de magma e a atmosfera na sua Terra primitiva simulada resultaram no movimento de grandes massas de hidrogénio para o núcleo metálico, na oxidação do manto e na produção de grandes quantidades de água.

Os investigadores revelaram que mesmo que todo o material rochoso que colidiu para formar o planeta estivesse completamente seco, estas interações entre a atmosfera de hidrogénio molecular e o oceano de magma gerariam grandes quantidades de água. São possíveis outras fontes para a água, dizem, mas não são necessárias para explicar o estado atual da Terra.

“Esta é apenas uma explicação possível para a evolução do nosso planeta, mas uma que estabeleceria uma ligação importante entre a história da formação da Terra e os exoplanetas mais comuns que foram descobertos em órbita de estrelas distantes, aqueles a que chamamos de super-Terras e sub-Neptunos”, concluiu Shahar.

Este trabalho fez parte do projeto interdisciplinar e multi-institucional AEThER, iniciado e liderado por Shahar, que procura revelar a composição química dos planetas mais comuns da Via Láctea – as super-Terras e os sub-Neptunos – e desenvolver uma estrutura para detetar assinaturas de vida em mundos distantes. Este esforço foi desenvolvido para compreender como a formação e evolução destes planetas moldam as suas atmosferas. Isto poderia – por sua vez – permitir aos cientistas diferenciar bioassinaturas verdadeiras, que só poderiam ser produzidas pela presença de vida, das moléculas atmosféricas de origem não biológica.

“Os cada vez mais poderosos telescópios estão a permitir aos astrónomos compreender as composições das atmosferas exoplanetárias em detalhes nunca antes vistos”, disse Shahar. “O trabalho do AEThER irá informar as suas observações com dados experimentais e de modelagem que, esperamos, conduzirão a um método infalível de deteção de sinais de vida noutros mundos”.

// Instituto Carnegie (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)

Saiba mais:

Planeta Terra:
NASA
Wikipedia
Origem da água da Terra (Wikipedia)

Formação e evolução do Sistema Solar:
Wikipedia
Diferenciação planetária (Wikipedia)

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu