Caltech revela novos detalhes sobre a formação da Terra

Um novo estudo do Instituto de Tecnologia da Califórnia indica que a Terra primitiva se formou a partir de material quente e seco, o que significa que a água chegou tarde na formação da Terra. A pesquisa, que apresenta evidências de diferentes camadas do manto, postula que as principais adições de voláteis ocorreram apenas durante os estágios finais de formação da Terra, influenciando as teorias da formação do planeta.

Bilhões de anos atrás, no disco gigante de poeira, gás e material rochoso que orbitava nosso jovem Sol, corpos cada vez maiores se combinaram para eventualmente produzir os planetas, luas e asteróides que vemos hoje. Os cientistas ainda estão tentando entender os processos pelos quais os planetas, incluindo o nosso, foram formados.

Uma maneira pela qual os pesquisadores podem estudar como a Terra se formou é examinando o magma que flui das profundezas do interior do planeta. As assinaturas químicas dessas amostras contêm um registro de quando e quais materiais se juntaram para formar a Terra – semelhante a como os fósseis nos dão pistas sobre o passado biológico da Terra.

Agora, um estudo do California Institute of Technology mostra que a Terra primitiva acumulou material quente e seco, sugerindo que a água do nosso planeta – um ingrediente chave para o desenvolvimento da vida – deve ter chegado muito mais tarde na formação da Terra.

O estudo, envolvendo uma equipe internacional de pesquisadores, foi realizado nos laboratórios de François Tissot, professor associado de geoquímica e pesquisador do Heritage Medical Research Institute; e Yigang Zhang da Academia Chinesa de Ciências. Um artigo descrevendo a pesquisa foi publicado recentemente na revista Avanços da ciência. O estudante de pós-graduação da Caltech, Wei Liu, é o primeiro autor do artigo.

Embora os humanos não tenham como viajar para o interior do nosso planeta, as rochas nas profundezas da Terra podem naturalmente chegar à superfície na forma de lava. O magma parental dessas lavas pode se originar de diferentes profundidades dentro da Terra, como o manto superior, que começa cerca de 15 quilômetros (9 milhas) abaixo da superfície e se estende por cerca de 680 quilômetros; ou o manto inferior, que se estende de uma profundidade de 680 quilômetros (425 milhas) até o limite do manto central a cerca de 2.900 quilômetros (1.800 milhas) abaixo de nossos pés.

Como a amostragem de diferentes camadas de um bolo – cobertura, recheio e esponja – os cientistas podem estudar o magma emergindo de diferentes profundidades para entender os diferentes “sabores” das camadas da Terra: os produtos químicos dentro delas e suas proporções em relação umas às outras.

Como a formação da Terra não foi instantânea e, em vez disso, envolveu o acúmulo de material ao longo do tempo, as amostras do manto inferior e do manto superior fornecem pistas diferentes sobre o que estava acontecendo ao longo do tempo à medida que a Terra se acumulava. No novo estudo, a equipe descobriu que a Terra primitiva consistia principalmente de material rochoso e seco: as assinaturas químicas das profundezas do planeta não mostraram a presença dos chamados voláteis, substâncias que evaporam facilmente, como água e iodo.

Em contraste, as amostras do manto superior revelaram uma proporção maior de voláteis, três vezes maior que a do manto inferior. Com base nessas proporções químicas, Liu criou um modelo que mostrava que a Terra é composta de materiais rochosos quentes e secos e que uma grande adição de voláteis essenciais à vida, incluindo água, ocorreu apenas durante os últimos 15% (ou menos) da formação da Terra.

O estudo é uma contribuição crucial para as teorias de formação planetária, um campo que passou por várias mudanças de paradigma nas últimas décadas e ainda é marcado por vigoroso debate científico. Neste contexto, o novo estudo faz previsões importantes para a natureza dos blocos de construção dos outros planetas terrestres – Mercúrio e Vênus– que se espera ter sido formado a partir de materiais secos semelhantes.

“A exploração espacial de exoplanetas é realmente importante porque o mundo aquático é provavelmente o melhor lugar para procurar vida extraterrestre”, diz Tissot. Mas o sistema solar interno não deve ser esquecido. Não houve uma missão para tocar a superfície de Vênus em quase 40 anos, e nunca houve uma missão para a superfície de Mercúrio. Precisamos ser capazes de estudar esses mundos para entender melhor como os planetas terrestres como a Terra se formaram. “

Referência: “A Terra I/Pu revela planetas principalmente voláteis com baixo contraste” de Weiyi Liu, Yigang Zhang e François. LH Tissot, Guillaume Avice, Zhilin Ye e Qing-Zhu Yin, 5 de julho de 2023, disponível aqui. Avanços da ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.adg9213

Além de Liu e Tissot, os coautores são Zhang, da Academia Chinesa de Ciências. Guillaume Avice da Universidade da Cidade de Paris, Instituto de Física do Mundo, Paris; Qilin Ye da Academia Chinesa de Ciências; e King Chu Yin da Universidade da Califórnia, Davis. O financiamento foi fornecido pela Academia Chinesa de Ciências, pela National Science Foundation, pela Packard Fellowship of Science and Engineering, pelo Heritage Medical Research Institute e pelo California Institute of Technology.