Durante o Hadean Eon, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, o mundo era um lugar muito diferente do que é hoje. Foi também durante esse período que as atividades de desgaseificação e vulcânicas produziram a atmosfera primordial composta de dióxido de carbono, hidrogênio e vapor de água.
Pouco dessa atmosfera primordial permanece, e as evidências geotérmicas sugerem que a atmosfera da Terra pode ter sido completamente obliterada pelo menos duas vezes desde a sua formação, há mais de 4 bilhões de anos atrás. Até recentemente, os cientistas não tinham certeza do que poderia ter causado essa perda.
Mas um novo estudo do MIT, da Universidade Hebraica e da Caltech indica que o intenso bombardeio de meteoritos nesse período pode ter sido responsável.
Este bombardeio meteórico teria ocorrido na mesma época em que a Lua foi formada. O intenso bombardeio de rochas espaciais teria levantado nuvens de gás com força suficiente para ejetar permanentemente a atmosfera no espaço. Tais impactos também podem ter destruído outros planetas e até ter destruído as atmosferas de Vênus e Marte.
De fato, os pesquisadores descobriram que pequenos planetesimais podem ser muito mais eficazes do que grandes impactadores - como Theia, cuja colisão com a Terra se acredita ter formado a Lua - na indução de perdas atmosféricas. Com base em seus cálculos, seria necessário um impacto gigante para dispersar a maior parte da atmosfera; mas, juntos, muitos pequenos impactos teriam o mesmo efeito.
Hilke Schlichting, professor assistente do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT, diz que o entendimento dos propulsores da atmosfera antiga da Terra pode ajudar os cientistas a identificar as condições planetárias iniciais que incentivaram a vida.
"[Essa descoberta] define uma condição inicial muito diferente para como era provavelmente a atmosfera da Terra primitiva", diz Schlichting. "Isso nos dá um novo ponto de partida para tentar entender qual era a composição da atmosfera e quais eram as condições para o desenvolvimento da vida".
Além disso, o grupo examinou quanta atmosfera foi retida e perdida após impactos com corpos gigantes, do tamanho de Marte e maiores e com impactores menores medindo 25 quilômetros ou menos.
O que eles descobriram foi que uma colisão com um pêndulo tão massivo quanto Marte teria o efeito necessário de gerar uma onda de choque maciça no interior da Terra e potencialmente ejetar uma fração significativa da atmosfera do planeta.
No entanto, os pesquisadores determinaram que esse impacto provavelmente não teria ocorrido, pois teria transformado o interior da Terra em uma pasta homogênea. Dada a aparência de diversos elementos observados no interior da Terra, esse evento não parece ter acontecido no passado.
Uma série de impactores menores, por outro lado, geraria uma espécie de explosão, liberando uma nuvem de detritos e gás. O maior desses pêndulos seria suficientemente forte para ejetar todo o gás da atmosfera imediatamente acima da zona de impacto. Apenas uma fração dessa atmosfera seria perdida após impactos menores, mas a equipe estima que dezenas de milhares de pequenos impactadores poderiam ter conseguido.
Esse cenário provavelmente ocorreu 4,5 bilhões de anos atrás durante o Hadean Eon. Esse período foi de caos galáctico, já que centenas de milhares de rochas espaciais giravam em torno do sistema solar e acredita-se que muitas delas colidiram com a Terra.
“Certamente, tínhamos todos esses impactores menores na época”, diz Schlichting. "Um pequeno impacto não pode se livrar da maior parte da atmosfera, mas, coletivamente, eles são muito mais eficientes do que impactos gigantes e podem facilmente ejetar toda a atmosfera da Terra".
No entanto, Schlichting e sua equipe perceberam que o efeito da soma de pequenos impactos pode ser muito eficiente para gerar perdas atmosféricas. Outros cientistas mediram a composição atmosférica da Terra em comparação com Vênus e Marte; e comparados a Vênus, os gases nobres da Terra foram esgotados 100 vezes. Se esses planetas tivessem sido expostos à mesma onda de pequenos impactadores em sua história inicial, Vênus não teria atmosfera hoje.
Ela e seus colegas voltaram ao cenário de pequeno impacto para tentar explicar essa diferença nas atmosferas planetárias. Com base em cálculos adicionais, a equipe identificou um efeito interessante: uma vez perdida a metade da atmosfera de um planeta, torna-se muito mais fácil para os pequenos impactadores ejetar o restante do gás.
Os pesquisadores calcularam que a atmosfera de Vênus teria que começar um pouco mais massiva que a da Terra, para que pequenos impactadores corroessem a primeira metade da atmosfera da Terra, mantendo intacta a Vênus. A partir desse ponto, Schlichting descreve o fenômeno como um "processo descontrolado - quando você consegue se livrar do primeiro semestre, o segundo semestre fica ainda mais fácil".
Isso deu origem a outra questão importante: o que acabou substituindo a atmosfera da Terra? Após cálculos adicionais, Schlichting e sua equipe descobriram os mesmos impactores que o gás ejetado também pode ter introduzido novos gases ou voláteis.
"Quando um impacto acontece, derrete o planetesimal e seus voláteis podem entrar na atmosfera", diz Schlichting. "Eles não apenas podem esgotar, mas também reabastecem parte da atmosfera."
O grupo calculou a quantidade de voláteis que podem ser liberados por uma rocha de uma determinada composição e massa, e descobriu que uma porção significativa da atmosfera pode ter sido reabastecida pelo impacto de dezenas de milhares de rochas espaciais.
"Nossos números são realistas, dado o que sabemos sobre o conteúdo volátil das diferentes rochas que temos", observa Schlichting.
Jay Melosh, professor de ciências da terra, atmosféricas e planetárias da Universidade Purdue, diz que a conclusão de Schlichting é surpreendente, pois a maioria dos cientistas assumiu que a atmosfera da Terra foi destruída por um único impacto gigante. Outras teorias, diz ele, invocam um forte fluxo de radiação ultravioleta do sol, bem como um "vento solar incomumente ativo".
"Como a Terra perdeu sua atmosfera primordial tem sido um problema de longa data, e este artigo ajuda bastante a resolver esse enigma", diz Melosh, que não contribuiu para a pesquisa. "A vida começou na Terra nesse período e, portanto, responder à pergunta sobre como a atmosfera estava perdida nos diz sobre o que poderia ter desencadeado a origem da vida".
No futuro, Schlichting espera examinar mais de perto as condições subjacentes à formação inicial da Terra, incluindo a interação entre a liberação de voláteis de pequenos impactadores e o antigo oceano de magma da Terra.
"Queremos conectar esses processos geofísicos para determinar qual foi a composição mais provável da atmosfera no tempo zero, quando a Terra se formou, e, esperançosamente, identificar condições para a evolução da vida", diz Schlichting.
Schlichting e seus colegas publicaram seus resultados na edição de fevereiro da revista Icarus.
