A Terra não foi formada contendo os produtos químicos necessários para o início da vida. Uma teoria bem fundamentada, chamada de "teoria dos folheados tardios", sugere que os produtos químicos voláteis necessários para a vida chegaram muito depois da formação da Terra, trazida aqui pelos meteoritos. Mas um novo estudo desafia a teoria do folheado tardio.
As evidências mostram que a Lua foi criada quando um planeta do tamanho de Marte chamado Theia colidiu com a Terra. O impacto criou um anel de detritos do qual a Lua se formou. Agora, este novo estudo diz que o mesmo impacto pode ter entregue os produtos químicos necessários para a vida da jovem Terra.
"O nosso é o primeiro cenário que pode explicar o momento e a entrega <dos voláteis> de maneira consistente com todas as evidências geoquímicas."
Co-autor Rajdeep Dasgupta, Departamento de Terra, Ciências Ambientais e Planetárias, Rice University.
O impacto entre a Terra e Theia ocorreu cerca de 4,4 bilhões de anos atrás, muito cedo na vida da Terra. Foi quando a Terra provavelmente recebeu a maior parte de seu carbono, nitrogênio e outros produtos químicos voláteis necessários para a vida existir. O novo estudo é da Universidade Rice e é publicado na revista Science Advances.
Os cientistas estudaram meteoritos primitivos da Terra primitiva e de outros planetas rochosos no Sistema Solar interno. Eles descobriram que os meteoritos antigos estão esgotados de produtos químicos voláteis necessários para a vida. Isso gerou a pergunta: de onde vieram os produtos químicos voláteis da Terra?
"A partir do estudo de meteoritos primitivos, os cientistas sabem há muito tempo que a Terra e outros planetas rochosos no sistema solar interno estão com o volátil empobrecido", disse o co-autor do estudo Rajdeep Dasgupta. “Mas o momento e o mecanismo da entrega volátil foram muito debatidos. O nosso é o primeiro cenário que pode explicar o prazo e a entrega de maneira consistente com todas as evidências geoquímicas. ”
Segundo a equipe responsável pelo estudo, o planeta impactante tinha um núcleo rico em enxofre, enquanto seu manto e crosta continham voláteis. Quando colidiu com a Terra, injetou os produtos químicos necessários para a vida, como nitrogênio, carbono, hidrogênio e enxofre, na crosta terrestre. A colisão também lançou grandes quantidades de material no espaço, que coalesceram na Lua.
"O que descobrimos é que todas as evidências ... são consistentes com um impacto de formação de lua envolvendo um planeta volátil, do tamanho de Marte, com um núcleo rico em enxofre."
Damanveer Grewal, principal autor do estudo, estudante de graduação da Universidade Rice.
A equipe responsável por este estudo realizou experimentos em um laboratório que imitam as condições de alta pressão e alta temperatura encontradas quando o núcleo de um planeta é formado. Os experimentos ajudaram a testar sua teoria de que os voláteis chegaram à Terra como resultado de uma colisão com um planeta com um núcleo rico em enxofre.
O conteúdo de enxofre do núcleo do planeta doador é importante por causa da intrigante evidência experimental sobre o carbono, nitrogênio e enxofre que existe em todas as partes da Terra, exceto o núcleo. "O núcleo não interage com o resto da Terra, mas tudo acima dele, o manto, a crosta, a hidrosfera e a atmosfera, estão todos conectados",
autor principal do estudo e aluno de pós-graduação Damanveer Grewal, disse. "Ciclos de materiais entre eles."
Eles testaram a idéia com um núcleo hipotético da Terra contendo níveis variados de enxofre. Eles queriam saber se um núcleo com alto teor de enxofre excluía carbono, nitrogênio ou ambos. No geral, eles descobriram que quanto maior o teor de enxofre do núcleo, menor a probabilidade de ele conter voláteis. Pelo menos no caso da Terra.
O nitrogênio não foi afetado em grande parte ”, afirmou Grewal. "Permaneceu solúvel nas ligas em relação aos silicatos e só começou a ser excluído do núcleo sob a maior concentração de enxofre."
Usando os resultados desses experimentos, eles realizaram mais de um bilhão de simulações para descobrir como a Terra poderia ter adquirido seus produtos químicos voláteis. “O que descobrimos é que todas as evidências - assinaturas isotópicas, a razão carbono-nitrogênio e as quantidades gerais de carbono, nitrogênio e enxofre no silicato a granel da Terra - são consistentes com um impacto de formação da lua envolvendo um corpo volátil de Marte. tamanho de planeta com um núcleo rico em enxofre ”, disse Grewal.
As implicações deste estudo são mais do que apenas a Terra. Eles também nos dizem algo sobre como a vida pode acontecer em outros planetas rochosos em outros sistemas solares.
"Este estudo sugere que um planeta rochoso, parecido com a Terra, tem mais chances de adquirir elementos essenciais à vida se se formar e crescer a partir de impactos gigantes com planetas que provaram diferentes blocos de construção, talvez de diferentes partes de um disco protoplanetário", disse Dasgupta. .
"Isso remove algumas condições de contorno", disse Dasgupta. "Isso mostra que os voláteis essenciais à vida podem chegar às camadas superficiais de um planeta, mesmo que tenham sido produzidos em corpos planetários que passaram pela formação do núcleo sob condições muito diferentes".
Dasgupta disse que não parece que o silicato a granel da Terra, por si só, possa ter atingido os orçamentos voláteis essenciais da vida que produziram nossa biosfera, atmosfera e hidrosfera. "Isso significa que podemos ampliar nossa busca por caminhos que levem a elementos voláteis se unindo em um planeta para apoiar a vida como a conhecemos."
O trabalho da equipe faz parte do programa de planetas CLEVER Planets (Ciclos de elementos voláteis essenciais da vida em Rocky).
Fontes:
- Press Release: Colisão planetária que formou a lua tornou possível a vida na Terra
- Artigo: Entrega de carbono, nitrogênio e enxofre ao silicato da Terra por um impacto gigante
- Revista Space: Uma colisão cataclísmica formou a lua, mas matou Theia
- CLEVER Planets
