Somos feitos de poeira estelar, diz o ditado, e dois estudos, incluindo pesquisas da Universidade de Michigan, descobriram que isso pode ser mais verdadeiro do que pensávamos anteriormente.
O primeiro estudo, liderado pelo pesquisador U-M Jie (Jackie) Li e publicado na Science Advances, descobriu que a maior parte do carbono da Terra foi provavelmente entregue a partir do meio interestelar, o material que existe no espaço entre as estrelas de uma galáxia. Isso provavelmente aconteceu bem depois que o disco protoplanetário, a nuvem de poeira e gás que circundava nosso jovem sol e continha os blocos de construção dos planetas, se formou e aqueceu.
O carbono também foi provavelmente sequestrado em sólidos um milhão de anos após o nascimento do Sol – o que significa que o carbono, a espinha dorsal da vida na Terra, sobreviveu a uma viagem interestelar ao nosso planeta.
Anteriormente, os pesquisadores pensavam que o carbono na Terra vinha de moléculas que estavam inicialmente presentes no gás nebular, que então se agregou em um planeta rochoso quando os gases estavam frios o suficiente para as moléculas precipitarem. Li e sua equipe, que inclui o astrônomo da UM Edwin Bergin, Geoffrey Blake da Caltech, Fred Ciesla da Universidade de Chicago e Marc Hirschmann da Universidade de Minnesota, apontam neste estudo que as moléculas de gás que carregam carbono não estariam disponíveis para construir a Terra porque, uma vez que o carbono se vaporiza, ele não se condensa de volta a um sólido.
“O modelo de condensação tem sido amplamente utilizado há décadas. Ele assume que durante a formação do Sol, todos os elementos do planeta foram vaporizados e, à medida que o disco esfriou, alguns desses gases se condensaram e forneceram ingredientes químicos aos corpos sólidos. Mas isso não funciona para o carbono “, disse Li, um professor do Departamento de Ciências da Terra e Ambientais da UM.
Muito do carbono foi entregue ao disco na forma de moléculas orgânicas. No entanto, quando o carbono é vaporizado, ele produz espécies muito mais voláteis que requerem temperaturas muito baixas para formar sólidos. Mais importante, o carbono não se condensa novamente em uma forma orgânica. Por causa disso, Li e sua equipe inferiram que a maior parte do carbono da Terra provavelmente foi herdado diretamente do meio interestelar, evitando totalmente a vaporização.
Para entender melhor como a Terra adquiriu seu carbono, Li estimou a quantidade máxima de carbono que a Terra poderia conter. Para fazer isso, ela comparou a rapidez com que uma onda sísmica viaja através do núcleo com as velocidades conhecidas do som do núcleo. Isso disse aos pesquisadores que o carbono provavelmente representa menos de meio por cento da massa da Terra. Entender os limites superiores de quanto carbono a Terra pode conter fornece aos pesquisadores informações sobre quando o carbono pode ter sido entregue aqui.
“Fizemos uma pergunta diferente: perguntamos quanto carbono você poderia colocar no núcleo da Terra e ainda ser consistente com todas as restrições”, disse Bergin, professor e presidente do Departamento de Astronomia da U-M. “Há incerteza aqui. Vamos abraçar a incerteza para perguntar quais são os verdadeiros limites superiores para a quantidade de carbono que existe nas profundezas da Terra, e isso nos dirá a verdadeira paisagem em que estamos.”
O carbono de um planeta deve existir na proporção certa para sustentar a vida como a conhecemos. Muito carbono, e a atmosfera da Terra seria como Vênus, capturando o calor do sol e mantendo uma temperatura de cerca de 880 graus Fahrenheit. Com muito pouco carbono, a Terra se pareceria com Marte: um lugar inóspito, incapaz de sustentar vida à base de água, com temperaturas em torno de menos 60.
Em um segundo estudo do mesmo grupo de autores, mas liderado por Hirschmann, da Universidade de Minnesota, os pesquisadores analisaram como o carbono é processado quando os pequenos precursores dos planetas, conhecidos como planetesimais, retêm carbono durante sua formação inicial. Examinando os núcleos metálicos desses corpos, agora preservados como meteoritos de ferro, eles descobriram que durante essa etapa fundamental da origem planetária, muito do carbono deve ser perdido conforme os planetesimais derretem, formam núcleos e perdem gás. Isso perturba o pensamento anterior, diz Hirschmann.
“A maioria dos modelos tem o carbono e outros materiais essenciais à vida, como água e nitrogênio, indo da nebulosa para corpos rochosos primitivos, e estes são entregues a planetas em crescimento como a Terra ou Marte”, disse Hirschmann, professor de ciências terrestres e ambientais . “Mas isso pula uma etapa importante, na qual os planetesimais perdem muito de seu carbono antes de se acumularem nos planetas.”
O estudo de Hirschmann foi publicado recentemente em Proceedings of the National Academy of Sciences.
“O planeta precisa de carbono para regular seu clima e permitir a existência de vida, mas é uma coisa muito delicada”, disse Bergin. “Você não quer ter pouco, mas não quer ter muito.”
Bergin diz que os dois estudos descrevem dois aspectos diferentes da perda de carbono – e sugerem que a perda de carbono parece ser um aspecto central na construção da Terra como um planeta habitável.
“Responder se planetas como a Terra existem ou não em outros lugares só pode ser alcançado trabalhando na interseção de disciplinas como astronomia e geoquímica”, disse Ciesla, professor de ciências geofísicas da Universidade de C. “Embora as abordagens e as questões específicas que os pesquisadores trabalham para responder difiram entre os campos, construir uma história coerente requer a identificação de tópicos de interesse mútuo e encontrar maneiras de preencher as lacunas intelectuais entre eles. Fazer isso é desafiador, mas o esforço é estimulante e recompensador.”
Blake, um co-autor de ambos os estudos e professor de cosmoquímica e ciência planetária da Caltech e de química, diz que esse tipo de trabalho interdisciplinar é fundamental.
“Ao longo da história da nossa galáxia apenas, planetas rochosos como a Terra ou um pouco maiores foram montados centenas de milhões de vezes em torno de estrelas como o Sol”, disse ele. “Podemos estender este trabalho para examinar a perda de carbono em sistemas planetários de forma mais ampla? Essa pesquisa levará uma comunidade diversificada de acadêmicos.”
As fontes de financiamento para essa pesquisa colaborativa incluem a National Science Foundation, o Programa de Pesquisa de Exoplanetas da NASA, o Programa de Mundos Emergentes da NASA e o Programa de Astrobiologia da NASA.
Publicado em 08/04/2021 13h22
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