Após a formação do Sistema Solar, levou no máximo três milhões de anos para que a composição química do precursor da Terra fosse completada. Isso é demonstrado por um novo estudo do Instituto de Ciências Geológicas da Universidade de Bern. Nesse período, no entanto, praticamente não havia elementos essenciais para a vida, como água ou compostos de carbono, no jovem planeta. Apenas uma colisão planetária posterior trouxe água à Terra, abrindo caminho para a vida.
A Terra é até agora o único planeta conhecido onde a vida existe — com água líquida e uma atmosfera estável. No entanto, as condições não eram favoráveis à vida quando foi formada. A nuvem de gás e poeira da qual todos os planetas do Sistema Solar se formaram era rica em elementos voláteis essenciais para a vida, como hidrogênio, carbono e enxofre. Contudo, no interior do Sistema Solar — a parte mais próxima do Sol, onde estão localizados os quatro planetas rochosos Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, e o cinturão de asteroides — esses elementos voláteis quase não podiam existir: devido à alta temperatura do Sol, eles não se condensaram e inicialmente permaneceram em grande parte na fase gasosa. Como essas substâncias gasosas não foram incorporadas aos materiais rochosos sólidos dos quais os planetas foram formados, o precursor inicial da Terra, a chamada proto-Terra, também continha muito pouco dessas substâncias vitais. Somente corpos celestes que se formaram mais longe do Sol em regiões mais frias foram capazes de incorporar esses componentes. Quando e como a Terra se tornou um planeta propício à vida ainda não é totalmente compreendido.
Em um novo estudo, pesquisadores do Instituto de Ciências Geológicas da Universidade de Bern conseguiram mostrar, pela primeira vez, que a composição química da Terra primitiva foi completada no máximo três milhões de anos após a formação do Sistema Solar — e de uma maneira que inicialmente tornava a emergência da vida impossível. Os resultados, publicados recentemente na revista Science Advances, sugerem que a vida na Terra só foi possibilitada por um evento posterior. O Dr. Pascal Kruttasch é o autor principal do estudo, que fez parte de sua dissertação no Instituto de Ciências Geológicas e foi financiado pela Fundação Nacional Suíça de Ciência. Kruttasch é agora um bolsista pós-doutoral do SNSF na Imperial College London.
Usando um relógio preciso para medir a história da formação da Terra
A equipe de pesquisa usou uma combinação de dados isotópicos e de elementos de meteoritos e rochas terrestres para reconstruir o processo de formação da Terra. Por meio de cálculos de modelo, os pesquisadores puderam restringir temporalmente como a composição química da Terra se desenvolveu em comparação com outros blocos de construção planetários.
Kruttasch explica: “Um sistema de medição de tempo de alta precisão baseado na desintegração radioativa do manganês-53 foi utilizado para determinar a idade precisa. Este isótopo estava presente no início do Sistema Solar e se desintegrou em cromo-53 com uma meia-vida de cerca de 3,8 milhões de anos.” Esse método permitiu a determinação de idades com uma precisão de menos de um milhão de anos para materiais que têm bilhões de anos. “Essas medições eram possíveis apenas porque a Universidade de Bern possui expertise e infraestrutura internacionalmente reconhecidas para a análise de materiais extraterrestres e é líder na área de geoquímica isotópica,” diz o coautor Klaus Mezger, Professor Emérito de Geoquímica do Instituto de Ciências Geológicas da Universidade de Bern.
Vida na Terra graças a uma coincidência cósmica?
Utilizando cálculos de modelo, a equipe de pesquisa conseguiu mostrar que a assinatura química da proto-Terra, ou seja, o padrão único de substâncias químicas que a compõem, já estava completa menos de três milhões de anos após a formação do Sistema Solar. Assim, seu estudo fornece dados empíricos sobre o tempo de formação do material original da jovem Terra. “Nosso Sistema Solar se formou há cerca de 4,568 milhões de anos. Considerando que levou apenas até 3 milhões de anos para determinar as propriedades químicas da Terra, isso é surpreendentemente rápido,” diz o autor principal Kruttasch.
Os resultados do estudo, portanto, apoiam a suposição de que uma colisão posterior com outro planeta — Theia — trouxe a mudança decisiva e tornou a Terra um planeta propício à vida. Theia provavelmente se formou mais longe no Sistema Solar, onde substâncias voláteis como a água se acumularam. “Graças aos nossos resultados, sabemos que a proto-Terra era inicialmente um planeta rochoso seco. Pode-se, portanto, supor que foi apenas a colisão com Theia que trouxe elementos voláteis à Terra e, em última análise, tornou a vida possível lá,” diz Kruttasch.
A habitabilidade no universo não pode ser considerada garantida
O novo estudo contribui significativamente para nossa compreensão dos processos na fase inicial do Sistema Solar e fornece pistas sobre quando e como planetas que podem suportar vida podem se formar. “A Terra não deve sua atual habitabilidade a um desenvolvimento contínuo, mas provavelmente a um evento acidental — o impacto tardio de um corpo externo rico em água. Isso deixa claro que a habitabilidade no universo está longe de ser uma questão garantida,” diz Mezger.
O próximo passo seria investigar o evento de colisão entre a proto-Terra e Theia com mais detalhes. “Até agora, esse evento de colisão é insuficientemente compreendido. São necessários modelos que possam explicar completamente não apenas as propriedades físicas da Terra e da Lua, mas também suas composições químicas e assinaturas isotópicas,” conclui Kruttasch.