A Terra é o único planeta que sabemos que contém vida. Nosso planeta é especial? Ao longo dos anos, os cientistas refletiram sobre quais fatores são essenciais ou benéficos para a vida. As respostas nos ajudarão a identificar outros planetas potencialmente habitados em outras partes da galáxia.
Para entender como eram as condições nos primeiros anos da Terra, nossa pesquisa tentou recriar o equilíbrio químico do oceano de magma em ebulição que cobriu o planeta bilhões de anos atrás e conduziu experimentos para ver que tipo de atmosfera ele teria produzido. Trabalhando com colegas na França e nos Estados Unidos, descobrimos que a primeira atmosfera da Terra era provavelmente uma sopa espessa e inóspita de dióxido de carbono e nitrogênio, muito parecida com o que vemos em Vênus hoje.
Como a Terra obteve sua primeira atmosfera
Um planeta rochoso como a Terra nasce por meio de um processo chamado "acreção", no qual inicialmente pequenas partículas se aglomeram sob a atração da gravidade para formar corpos cada vez maiores. Os corpos menores, chamados de "planetesimais", parecem asteróides, e os do tamanho seguinte são "embriões planetários". Pode ter havido muitos embriões planetários no início do Sistema Solar, mas o único que ainda sobreviveu é Marte, que não é um planeta totalmente desenvolvido como a Terra ou Vênus.
Os estágios finais de acréscimo envolvem impactos gigantes que liberam enormes quantidades de energia. Acreditamos que o último impacto na acumulação da Terra envolveu um embrião do tamanho de Marte atingindo a Terra em crescimento, girando em nossa Lua e derretendo a maior parte ou tudo o que restou.
O impacto teria deixado a Terra coberta por um mar global de rocha derretida chamado de "oceano de magma". O oceano de magma teria vazado gases de hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio para formar a primeira atmosfera da Terra.
Como era a primeira atmosfera
Queríamos saber exatamente que tipo de atmosfera seria essa e como ela teria mudado à medida que, e o oceano de magma abaixo, esfriasse. O crucial a entender é o que estava acontecendo com o elemento oxigênio, porque ele controla como os outros elementos se combinam.
Se houvesse pouco oxigênio ao redor, a atmosfera seria rica em gases hidrogênio (H₂), amônia (NH₃) e monóxido de carbono (CO). Com oxigênio abundante, teria sido feito de uma mistura muito mais amigável de gases: dióxido de carbono (CO₂), vapor d'água (H₂O) e nitrogênio molecular (N₂).
Portanto, precisávamos descobrir a química do oxigênio no oceano de magma. A chave era determinar quanto oxigênio estava quimicamente ligado ao elemento ferro. Se houver muito oxigênio, ele se liga ao ferro em uma proporção de 3: 2, mas se houver menos oxigênio, vemos uma proporção de 1: 1. A proporção real pode variar entre esses extremos.
Quando o oceano de magma finalmente esfriou, ele se tornou o manto da Terra (a camada de rocha abaixo da crosta do planeta). Portanto, partimos do pressuposto de que as relações de ligação de oxigênio-ferro no oceano de magma seriam as mesmas do manto hoje.
Temos muitas amostras do manto, algumas trazidas à superfície por erupções vulcânicas e outras por processos tectônicos. A partir deles, poderíamos descobrir como reunir uma mistura adequada de produtos químicos em laboratório.
No laboratório
Determinamos que essa atmosfera era composta de CO₂ e H₂O. O nitrogênio estaria em sua forma elementar (N₂) ao invés do gás tóxico amônia (NH₃).
Mas o que teria acontecido quando o oceano de magma esfriasse? Parece que a Terra primitiva esfriou o suficiente para que o vapor de água se condensasse na atmosfera, formando oceanos de água líquida como os que vemos hoje. Isso teria deixado uma atmosfera com 97% CO₂ e 3% N₂, a uma pressão total de aproximadamente 70 vezes a pressão atmosférica atual. Fale sobre um efeito estufa! Mas o Sol brilhava menos de três quartos do que é agora.
Como a Terra evitou o destino de Vênus
Essa proporção de CO₂ para N₂ é muito parecida com a atual atmosfera de Vênus. Então, por que Vênus, mas não a Terra, manteve o ambiente terrivelmente quente e tóxico que observamos hoje?
A resposta é que Vênus estava muito perto do Sol. Ele simplesmente nunca esfriou o suficiente para formar oceanos de água. Em vez disso, o H₂O na atmosfera permaneceu como vapor d'água e foi lenta mas inexoravelmente perdido no espaço.
Na Terra primitiva, os oceanos de água, ao invés, lenta mas continuamente extraíram CO₂ da atmosfera pela reação com a rocha - uma reação conhecida pela ciência nos últimos 70 anos como a " reação de Urey ", após o ganhador do Prêmio Nobel que a descobriu - e reduzindo pressão atmosférica ao que observamos hoje.
Portanto, embora os dois planetas tenham começado quase idênticos, são suas diferentes distâncias do Sol que os colocam em caminhos divergentes. A Terra tornou-se mais propícia à vida, enquanto Vênus tornou-se cada vez mais inóspito.
Mais informações: Paolo A. Sossi et al. Estado redox do oceano de magma da Terra e sua atmosfera inicial semelhante a Vênus, Science Advances (2020). DOI: 10.1126 / sciadv.abd1387
Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original . 
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