Altos níveis de CO2 poderiam ter produzido alterações químicas observadas na poeira cósmica
A atmosfera da Terra, 2,7 bilhões de anos atrás, pode ter sido mais de dois terços do dióxido de carbono. Essa descoberta vem de um novo estudo que simula como a atmosfera antiga pode ter interagido com pedaços de poeira cósmica caindo no céu.
Uma atmosfera tão rica em dióxido de carbono também pode ter criado um poderoso efeito de gás estufa, sugerem os pesquisadores em 22 de janeiro no Science Advances. Isso, por sua vez, poderia ajudar a responder a um dilema de décadas conhecido como o “fraco paradoxo jovem do sol”: como oceanos líquidos poderiam existir na Terra quando o sol estava cerca de 30% mais escuro do que é agora.
As estimativas para o dióxido de carbono atmosférico durante o Archean Eon, que durou de 4 bilhões a 2,5 bilhões de anos atrás, variam muito. “As estimativas atuais abrangem cerca de três ordens de magnitude, de cerca de 10 vezes mais do que agora a mil vezes mais”, diz Owen Lehmer, astrobiólogo da Universidade de Washington em Seattle. Então, os cientistas procuraram dados que possam reduzir esse intervalo.
Entre em um grupo de 59 micrometeoritos encontrados embutidos no calcário de 2,7 bilhões de anos da região de Pilbara, no noroeste da Austrália. Esses meteoritos cuidadosamente preservados foram descritos pela primeira vez em um estudo de 2016 na Nature e ainda são os meteoritos fósseis mais antigos já encontrados, há cerca de 900.000 anos. Como tal, eles oferecem um raro vislumbre da atmosfera de um mundo perdido.
Os pedacinhos de rocha, não mais largos que um cabelo humano, zumbiam através da atmosfera da Terra antiga. Feitos de ferro e níquel, os micrometeoritos esquentaram enquanto caíam, derretendo e recongelando antes de aterrissar no oceano e afundar no fundo do mar. Lá, eles foram lentamente sepultados em calcário.
Durante seu breve estado parcialmente derretido, os micrometeoritos reagiram quimicamente com a atmosfera da Terra. Algum gás atmosférico – seja oxigênio ou dióxido de carbono – oxidou o ferro, prendendo seus elétrons e transformando os minerais originais em novos minerais.
Com base em análises químicas de mais de uma dúzia de micrometeoritos, o estudo original de 2016 sugeriu que o grau de oxidação do ferro aponta para uma atmosfera superior surpreendentemente rica em oxigênio há 2,7 bilhões de anos, não muito diferente dos 20% de oxigênio atuais.
Mas essa resposta nunca foi totalmente satisfatória, diz Lehmer.
Com base nos dados obtidos dos afloramentos arqueanos, os cientistas geralmente concordam que havia muito pouco oxigênio na atmosfera na superfície da Terra durante o arqueano. Portanto, muito mais oxigênio significaria uma estratificação semelhante a um bolo de camada, com duas composições atmosféricas muito diferentes em diferentes altitudes.
“Não está claro o que é impossível, mas é difícil imaginar uma atmosfera nesse estado”, diz Lehmer. ?Toda atmosfera que podemos ver nos planetas terrestres é bem misturada?, agitada por redemoinhos e redemoinhos e fluxos caóticos de ar. “A mistura turbulenta impede que a estratificação ocorra.”
Então Lehmer e seus colegas decidiram atacar o elefante na sala. E se o dióxido de carbono, em vez do oxigênio, fosse responsável pela oxidação do ferro? Ambos podem ser oxidantes, embora o oxigênio livre reaja muito mais rapidamente do que o oxigênio ligado ao CO2. Ainda assim, Lehmer diz: “se você não pode ter uma atmosfera estratificada, é razoável pensar que havia pouco ou nenhum oxigênio”.
Para testar o quão bem o dióxido de carbono poderia oxidar micrometeoritos de movimento rápido, a equipe simulou as jornadas de cerca de 15.000 bits de poeira cósmica, variando em tamanho de dois a cerca de 500 mícrons, ao entrarem na atmosfera da Terra e se projetarem em direção ao solo. Os minúsculos pedaços de rocha surgiram de vários ângulos e se moveram em velocidades diferentes, alterando o quanto eles poderiam derreter. E a equipe também fez as rochas passarem por atmosferas com uma variedade de concentrações de dióxido de carbono, de 2 a 85% em volume.
As simulações sugerem que uma atmosfera composta de pelo menos 70% de dióxido de carbono poderia ter oxidado os micrometeoritos, em vez de uma atmosfera estratificada com uma camada atmosférica superior enriquecida em oxigênio. Isso também é consistente com outras linhas de evidência que sugerem uma atmosfera dominada por dióxido de carbono durante o arqueano, incluindo análises de solos antigos desgastados por rochas, segundo a equipe.
Uma atmosfera tão rica em CO2, juntamente com uma dose saudável do gás metano ainda mais forte, também poderia ter criado um mundo quente e com efeito de estufa. Isso poderia torná-la a resposta há muito procurada ao fraco paradoxo jovem do sol.
“Talvez não resolva o enigma inteiro. Mas coloca uma peça importante no lugar ?, diz Lehmer.
“Eles têm razão”, diz o cientista planetário Matthew Genge, do Imperial College London, co-autor do estudo de 2016 da Nature. Genge reconhece que a idéia de que poderia haver uma atmosfera em camadas era surpreendente até então. Mas “acho que o júri ainda está de fora” sobre se o oxigênio ou o dióxido de carbono foram responsáveis ??por oxidar a poeira cósmica, diz ele.
As simulações da equipe de Lehmer sugerem que o CO2 poderia ter reagido com rapidez suficiente com o ferro para oxidar as camadas externas das rochas, ou mesmo oxidá-las completamente. Mas essas simulações de tempos de reação “são um caso ideal”, diz Genge. “Sob essas condições, as reações são o mais rápido possível”, mas essas reações rápidas podem não ser realistas. Análises mais químicas dos micrometeoritos reais podem ajudar os cientistas a estabelecer limites realistas nas simulações.
A maravilha disso é que “existem pequenas rochas que permitem fazer geologia na atmosfera tão acima do solo”, diz Genge. “É emocionante que essas minúsculas partículas, que ainda caem à nossa volta, nos permitam observar tão longe no tempo.”
Publicado em 04/02/2020 10:31
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