p De onde veio o oceano global da Terra? Uma equipe de geocientistas da Arizona State University liderada por Peter Buseck, Professor dos Regentes na Escola de Exploração Terrestre e Espacial da ASU (SESE) e na Escola de Ciências Moleculares, encontrou uma resposta em uma fonte anteriormente negligenciada. A equipe também descobriu que nosso planeta contém consideravelmente mais hidrogênio, um proxy para a água, do que os cientistas pensavam anteriormente. p Então onde está? Principalmente no núcleo do nosso planeta, mas mais sobre isso em um minuto. A grande questão é de onde veio tudo isso em primeiro lugar.

p "Os cometas contêm muitos sorvetes, e em teoria poderia ter fornecido um pouco de água, "diz Steven Desch, professor de astrofísica da SESE e um dos cientistas da equipe. Asteróides, ele adiciona, são uma fonte também, não tão rico em água, mas ainda assim abundante.

p "Mas há outra maneira de pensar sobre as fontes de água nos dias de formação do sistema solar, "Desch explica." Como a água é hidrogênio mais oxigênio, e o oxigênio é abundante, qualquer fonte de hidrogênio poderia ter servido como origem da água da Terra. "

p No início

p O gás hidrogênio era o principal ingrediente da nebulosa solar - os gases e a poeira a partir dos quais o Sol e os planetas se formaram. Se o hidrogênio abundante na nebulosa pudesse se combinar com o material rochoso da Terra durante a formação, essa pode ser a origem definitiva do oceano global da Terra.

p Jun Wu, o autor principal do artigo que a equipe publicou no Journal of Geophysical Research , é professor assistente de pesquisa na SESE e na Escola de Ciências Moleculares. Ele diz, "A nebulosa solar tem recebido a menor atenção entre as teorias existentes, embora fosse o reservatório predominante de hidrogênio em nosso sistema solar inicial. "

p Mas primeiro, algum trabalho de detetive geoquímico.

p Para distinguir entre as fontes de água, cientistas se voltam para a química de isótopos, medindo a razão entre dois tipos de hidrogênio. Quase todos os átomos de hidrogênio têm um núcleo que é um único próton. Mas em cerca de um em 7, 000 átomos de hidrogênio, o núcleo tem um nêutron além do próton. Este isótopo é chamado de "hidrogênio pesado, "ou deutério, simbolizado como D.

p A razão do número de átomos D para átomos de H comuns é chamada de razão D / H, e serve como uma impressão digital de onde o hidrogênio veio. Por exemplo, água asteroidal tem um D / H de cerca de 140 partes por milhão (ppm), enquanto a água cometária corre mais alto, variando de 150 ppm a até 300 ppm.

p Os cientistas sabem que a Terra tem um oceano global de água em sua superfície e cerca de mais dois oceanos de água dissolvidos em suas rochas do manto. Essa água tem uma razão D / H de cerca de 150 ppm, fazendo uma fonte asteroidal uma boa combinação.

p Cometas? Com suas razões D / H mais altas, os cometas, em sua maioria, não são boas fontes. E o que é pior, o D / H do gás hidrogênio na nebulosa solar era de apenas 21 ppm, muito baixo para fornecer grandes quantidades de água da Terra. Na verdade, o material asteroidal é uma combinação tão boa que pesquisadores anteriores descartaram as outras fontes.

p Mas, dizem Wu e colegas de trabalho, outros fatores e processos mudaram o D / H do hidrogênio da Terra, começando quando o planeta estava começando a se formar. Wu disse, "Isso significa que não devemos ignorar o gás dissolvido da nebulosa solar."

p Concentração de hidrogênio

p A chave está em um processo que combina física e geoquímica, que a equipe descobriu que agia para concentrar o hidrogênio no núcleo enquanto aumentava a quantidade relativa de deutério no manto da Terra.

p O processo começou bem cedo, pois os planetas do Sol estavam começando a se formar e crescer por meio da fusão de blocos de construção primitivos chamados embriões planetários. Esses objetos do tamanho da Lua a Marte cresceram muito rapidamente no início do sistema solar, colidindo e acumulando material da nebulosa solar.

p Dentro dos embriões, elementos radioativos em decomposição ferro derretido, que agarrou o hidrogênio asteroidal e afundou para formar um núcleo. O maior embrião experimentou energia colisional que derreteu toda a sua superfície, fazendo o que os cientistas chamam de oceano de magma. O ferro derretido no magma arrebatou o hidrogênio da atmosfera primitiva em desenvolvimento, que derivou da nebulosa solar. O ferro carregava esse hidrogênio, junto com hidrogênio de outras fontes, para baixo no manto do embrião. Eventualmente, o hidrogênio ficou concentrado no núcleo do embrião.

p Enquanto isso, outro processo importante ocorria entre o ferro fundido e o hidrogênio. Os átomos de deutério (D) não gostam de ferro tanto quanto seus equivalentes H, causando assim um leve enriquecimento de H no ferro fundido e deixando relativamente mais D para trás no magma. Desta maneira, o núcleo desenvolveu gradualmente uma razão D / H mais baixa do que o manto de silicato, que se formou depois que o oceano de magma esfriou.

p Tudo isso foi o primeiro estágio.

p O estágio dois seguiu quando os embriões colidiram e se fundiram para se tornar a proto-Terra. Mais uma vez, um oceano de magma se desenvolveu na superfície, e mais uma vez, sobras de ferro e hidrogênio podem ter passado por processos semelhantes aos do primeiro estágio, completando assim a entrega dos dois elementos ao núcleo da proto-Terra.

p Wu acrescenta, “Além do hidrogênio que os embriões capturaram, esperamos que eles também capturem algum carbono, azoto, e gases nobres da nebulosa solar inicial. Eles deveriam ter deixado alguns traços de isótopos na química das rochas mais profundas, que podemos procurar. "

p A equipe modelou o processo e verificou suas previsões em relação a amostras de rochas do manto, que são raros hoje na superfície da Terra.

p "Calculamos quanto hidrogênio dissolvido nos mantos desses corpos poderia ter acabado em seus núcleos, "diz Desch." Então comparamos isso com medições recentes da razão D / H em amostras do manto profundo da Terra. "Isso permitiu que a equipe estabelecesse limites sobre a quantidade de hidrogênio existente no núcleo e no manto da Terra.

p "O resultado final, "diz Desch, "é que a Terra provavelmente se formou com o equivalente a sete ou oito oceanos globais de hidrogênio. A maior parte disso realmente veio de fontes asteroidais. Mas alguns décimos do valor de um oceano de hidrogênio vieram do gás da nebulosa solar."

p Somando as quantidades armazenadas em cache em vários lugares, Wu disse, "Nosso planeta esconde a maior parte de seu hidrogênio dentro, com cerca de dois oceanos globais no manto, quatro a cinco no núcleo, e claro, um oceano global na superfície. "

p Não apenas para o nosso sistema solar

p A nova descoberta, diz a equipe, se encaixa perfeitamente nas teorias atuais de como o Sol e os planetas se formaram. Também tem implicações para planetas habitáveis ​​além do sistema solar. Astrônomos descobriram mais de 3, 800 planetas orbitando outras estrelas, e muitos parecem ser corpos rochosos não muito diferentes dos nossos.

p Muitos desses exoplanetas podem ter se formado longe das zonas onde asteróides ricos em água e outros blocos de construção podem ter surgido. Mesmo assim, eles ainda poderiam ter coletado gás hidrogênio das nebulosas solares de suas próprias estrelas da mesma forma que a Terra o fez.

p A equipe conclui, "Nossos resultados sugerem que a formação de água é provavelmente inevitável em planetas rochosos suficientemente grandes em sistemas extra-solares."