Origem da água na Terra

Mestre em Astronomia (Observatório Nacional, 2016)
Graduado em Física (UFRPE, 2014)

A Terra contém uma grande quantidade de água nos estados sólido, líquido e gasoso, devido a uma combinação favorável de temperatura e pressão da superfície. Contudo, não se sabe se a Terra incorporou uma quantidade suficiente de água no momento da acreção para explicar seu conteúdo de água atual ou se o conteúdo de água da Terra foi entregue posteriormente por fontes exógenas, por exemplo, impactos de cometas e/ou asteroides. Comparar as razões isotópicas¹ da água da Terra, cometas, asteroides e meteoritos, especialmente de Hidrogênio (H), pode nos dar pistas sobre a origem da água da Terra e dos demais planetas internos (SNODGRASS et al., 2017).

Fotografia do Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko feita pela sonda Rosetta da Agência Espacial Eurpeia (ESA). Foto: ESA / CC-BY S.A IGO 3.0

Acredita-se que o Sistema Solar se formou, há cerca de 4,6 bilhões de anos², a partir de uma nuvem rotativa de gás e poeira que colapsou em um disco sob a influência de sua própria gravidade. A nebulosa que deu origem ao Sistema Solar continha hidrogênio, hélio e o oxigênio em abundância. Enquanto a temperatura estava acima de 200 K, os elementos mais leves que os refratários, como o hidrogênio e oxigênio, eram combinados para fazer vapor de água e outras espécies voláteis. Neste contexto, se o equilíbrio termodinâmico foi alcançado nesta nuvem primordial, poderia haver cerca de três massas terrestres de vapor de água no disco de acreção dentro de 3 UA. Portanto, o Sistema Solar interno deveria ter tido água suficiente para permitir a adsorção de vapor pelas superfícies e poros de grãos que posteriormente se acumulariam para formar os planetas terrestres. Dessa forma, uma das teorias mais estudas é de que a água da Terra teria sido herdada da própria nebulosa solar. No entanto, a razão Deutério/Hidrogênio (D/H) da água dos oceanos da Terra é 15% maior do que a razão correspondente para a nebulosa solar.

Alguns cientistas também acreditam quem a Terra não teria a capacidade de reter a água obtida durante a sua formação por muito tempo, visto que a Terra teria sofrido severos impactos, inclusive com um protoplaneta do tamanho de Marte que teria dado origem a Lua. Logo, a Terra em seus primeiros milhões de anos de existência era constituída de material derretido pelas altas temperaturas e, portanto, incapaz de reter a quantidade de água que encontramos hoje. Dessa forma, uma segunda teoria tem os cometas e os asteroides primitivos (compostos basicamente de carbono) como as fontes de água mais prováveis para a Terra e para os demais planetas terrestres.

Fotografia do asteroide Bennu feita pela sonda Hayabusa-2 da NASA. Foto: NASA/Goddard/University of Arizona

Os cometas foram considerados por muito tempo o principal fornecedor de água dos planetas terrestres, visto que estes corpos apresentam sublimação de material volátil a partir do seu interior. Mas, novamente, as medições das razões D/H da água da Terra e dos cometas são diferentes, sendo em média o dobro da água dos oceanos e 15 vezes o valor da razão D/H na nebulosa solar inicial. Assim, os asteroides atualmente estão sendo estudados como a principal fonte de água para Terra, visto que a razão D/H de meteoritos condritos carbonáceos é muito próxima do valor médio da razão D/H nos oceanos da Terra. Além disso, estudos dinâmicos, feitos por MORBIDELLI et al. (2000), mostraram que até 15% da massa da Terra poderia ser acretada no final do crescimento da Terra por colisão de asteroides. No entanto, existem argumentos geoquímicos contra uma contribuição significativa da água dos asteroides. Dessa forma, os asteroides parecidos com os condritos carbonáceos podem não ter fornecido toda a água da Terra, mas uma mistura adequada de água proveniente da nebulosa e a água dos cometas e asteroides pode ter produzido a atual razão D/H dos oceanos da Terra.

Notas:

¹ Razão isotópica é quantidade de um isótopo em relação a outro em um determinado material. Por exemplo, a razão isotópica do deutério (D) para com o hidrogênio na água.

² A datação foi baseada na análise da inclusão de chumbo, mais antiga, encontrada em meteoritos condritos, que se pensa ser o um dos primeiros materiais sólidos formados na nebulosa solar.

Leia também:

Referências:

ENCRENAZ, T. Water in the Solar System. 2008, ARA&A, 46, 57, pg: 3, 11.

MORBIDELLI, A., CHAMBERS, J., LUNINE, J. I., et al. Source regions and time scales for the delivery of water to Earth. 2000. Meteoritics and Planetary Science, 35, 1309, pg: 1, 6, 17, 18, 20.

SNODGRASS, C., AGARWAL, J., COMBI, M., et al. The Main Belt Comets and ice in the Solar System. 2017. A&A Rev., 25, 5, pg: 4, 5, 6.

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