Em um novo estudo no Journal of Geophysical Research: Planets, uma revista da American Geophysical Union, os pesquisadores propõem uma nova teoria para abordar o mistério de longa data de onde veio a água da Terra e como ela chegou até aqui.
O novo estudo desafia ideias amplamente aceitas sobre o hidrogênio na água da Terra, sugerindo que o elemento veio parcialmente de nuvens de poeira e gás remanescentes após a formação do Sol, chamada de nebulosa solar.
Para identificar fontes de água na Terra, os cientistas buscaram fontes de hidrogênio em vez de oxigênio, porque o último componente da água é muito mais abundante no sistema solar.
Muitos cientistas historicamente apoiaram a teoria de que toda a água da Terra era proveniente de asteroides devido às semelhanças entre a água do mar e a água encontrada nos asteroides.
Mas o oceano pode não estar contando toda a história do hidrogênio da Terra, de acordo com os autores do estudo.
"É um ponto cego na comunidade", disse Steven Desch, professor de astrofísica na Escola da Terra e Exploração Espacial da Universidade Estadual do Arizona, em Tempe, Arizona, e co-autor do novo estudo, liderado por Peter Buseck. Professor de Regentes da Escola de Exploração do Espaço e Terra e Escola de Ciências Moleculares da Universidade Estadual do Arizona.
"Quando as pessoas medem a razão [deutério-para-hidrogênio] na água do oceano e elas veem que é bem próximo do que vemos nos asteroides, é fácil acreditar que tudo veio de asteroides".
Pesquisas mais recentes sugerem que o hidrogênio nos oceanos da Terra não representa hidrogênio em todo o planeta, disseram os autores do estudo.
Amostras de hidrogênio das profundezas da Terra, perto da fronteira entre o núcleo e o manto, têm notavelmente menos deutério, indicando que esse hidrogênio pode não ter vindo de asteroides.
Gases nobres hélio e neon, com assinaturas isotópicas herdadas da nebulosa solar, também foram encontrados no manto da Terra.
No novo estudo, os pesquisadores desenvolveram um novo modelo teórico de formação da Terra para explicar essas diferenças entre o hidrogênio nos oceanos da Terra e no limite do manto central, bem como a presença de gases nobres no interior do planeta.
Modelando o começo da Terra
De acordo com seu novo modelo, vários bilhões de anos atrás, grandes asteroides encharcados começaram a se desenvolver em planetas, enquanto a nebulosa solar ainda girava em torno do Sol. Esses asteroides, conhecidos como embriões planetários, colidiram e cresceram rapidamente. Eventualmente, uma colisão introduziu energia suficiente para derreter a superfície do maior embrião em um oceano de magma.
Este maior embrião acabaria por se tornar a Terra.
Gases da nebulosa solar, incluindo hidrogênio e gases nobres, foram absorvidos pelo grande embrião coberto de magma para formar uma atmosfera primitiva. O hidrogênio nebuloso, que contém menos deutério e é mais leve que o hidrogênio no asteroide, se dissolve no ferro fundido do oceano de magma.
Através de um processo chamado fracionamento isotópico, o hidrogênio foi puxado para o centro da jovem Terra. O hidrogênio, que é atraído pelo ferro, foi entregue ao núcleo pelo metal, enquanto grande parte do isótopo mais pesado, o deutério, permaneceu no magma, que acabou esfriando e se tornando o manto, de acordo com os autores do estudo. Impactos de embriões menores e outros objetos continuaram a adicionar água e massa total até que a Terra atingisse seu tamanho final.
Este novo modelo deixaria a Terra com gases nobres profundamente dentro de seu manto e uma menor relação deutério para hidrogênio em seu núcleo do que em seu manto e oceanos.
Os autores usaram o modelo para estimar quanto de hidrogênio veio de cada fonte. Eles concluíram que a maioria era de origem asteroidal, mas parte da água da Terra veio da nebulosa solar.
"Para cada 100 moléculas de água da Terra, há uma ou duas vindas da nebulosa solar", disse Jun Wu, professor assistente de pesquisa na Escola de Ciências Moleculares e Escola de Exploração Espacial e Terra da Universidade Estadual do Arizona e principal autor do estudo.
Um modelo perspicaz
O estudo também oferece aos cientistas novas perspectivas sobre o desenvolvimento de outros planetas e seu potencial para apoiar a vida, disseram os autores. Planetas semelhantes à Terra em outros sistemas solares podem não ter acesso a asteróides carregados com água. O novo estudo sugere que esses exoplanetas poderiam ter obtido água através da própria nebulosa solar do sistema.
"Esse modelo sugere que a inevitável formação de água provavelmente ocorreria em qualquer exoplaneta rochoso suficientemente grande nos sistemas extrasolares", disse Wu. "Eu acho que isso é muito emocionante."
Anat Shahar, um geoquímico da Instituição Carnegie para a Ciência, que não esteve envolvido no estudo, observou que o fator de fracionamento de hidrogênio, que descreve como a relação deutério-para-hidrogênio muda quando o elemento se dissolve no ferro, é atualmente desconhecido e difícil a medida. Para o novo estudo, essa propriedade do hidrogênio precisou ser estimada.
O novo modelo, que se encaixa bem com as pesquisas atuais, pode ser testado assim que os experimentos revelarem o fator de fracionamento de hidrogênio, disse Shahar.
"Este artigo é uma alternativa muito criativa para o que é um problema antigo", disse Shahar. "Os autores fizeram um bom trabalho em estimar quais seriam esses diferentes fatores de fracionamento sem os experimentos".
Fonte: American Geophysical Union/sciencedaily