Alúminio-26 e a Origem da Água na Terra

Sistemas planetários nascidos em regiões de formação de estrelas densas e massivas herdam quantidades substanciais de Alumínio-26, que seca seus blocos de construção antes da acreção (esquerda). Planetas formados em regiões de formação de estrelas de baixa massa aumentam em muito a possibilidade da formação de corpos ricos em água e emergem como mundos oceânicos (à direita).

A superfície sólida da Terra e o clima ameno podem ser em parte devido a uma estrela massiva no ambiente de nascimento do Sol. Sem seus elementos radioativos injetados no início do sistema solar, nosso planeta poderia ser um mundo oceânico hostil coberto por mantos de gelo globais. Este é o resultado de simulações computacionais de formação de planetas, como os pesquisadores do NCCR PlanetS relatam na seção de Cartas da revista Nature Astronomy.
A água cobre mais de dois terços da superfície da Terra, mas em termos astronômicos os planetas terrestres internos de nosso sistema solar parecem muito secos - felizmente, porque uma coisa boa demais pode fazer mais mal do que bem.
Se o teor de água de um planeta rochoso fosse significativamente maior do que na Terra, o manto de silicato seria coberto por um oceano profundo e global e uma camada impenetrável de gelo no fundo do oceano. Isso evitaria processos geoquímicos, como o ciclo de carbono na Terra, que estabiliza o clima e cria condições superficiais condizentes com a vida como a conhecemos.
"Então, parece que fomos apenas extraordinariamente sortudos. Fomos mesmo? Ou existem efeitos sistemáticos em jogo que distinguem os sistemas planetários semelhantes ao sistema solar dos outros?". Tim Lichtenberg se perguntou quando começou a trabalhar em sua tese de doutorado nos institutos de Astronomia e Geofísica da ETH Zurich.
Juntamente com colegas das universidades de Bayreuth, Berna e Michigan, ele desenvolveu modelos computacionais para simular a formação de planetas a partir de seus blocos de construção, os chamados planetesimais - corpos rochosos e gelados com provavelmente dezenas de quilômetros de tamanho.
Durante o nascimento de um sistema planetário, os planetesimais se formam em um disco de poeira e gás ao redor da jovem estrela e se fundem uns com os outros formando embriões planetários. "O pensamento atual é que a Terra herdou a maior parte de sua água de tais planetesimais parcialmente ricos em água", explica Lichtenberg, que agora trabalha como pós-doutorado na Universidade de Oxford.
No entanto, se esses planetesimais são aquecidos por dentro, parte do conteúdo inicial de gelo de água evaporaria e escaparia para o espaço antes de poder ser entregue ao próprio planeta.


Motor de Calor Radioativo

Exatamente isso pode ter ocorrido logo após o nascimento do nosso sistema solar há 4,6 bilhões de anos e pode ainda estar em andamento em vários lugares da galáxia, como sugerem traços primitivos em meteoritos. Bem quando o proto-sol se formou, uma supernova ocorreu na vizinhança cósmica. Elementos radioativos, incluindo o Alumínio-26 (Al-26), foram formados nessa estrela massiva que estava morrendo e foram injetados em nosso jovem sistema solar, seja por seus excessivos ventos estelares ou por meio da ejeção da supernova após a explosão.
O decaimento do Al-26 então aqueceu e secou planetesimais de fornecimento de água a partir do interior. Em seus modelos computacionais, os pesquisadores conseguiram demonstrar que o aquecimento radiogênico de níveis de Al-26 semelhantes ao solar ou superiores em um sistema planetário em formação sistematicamente desidrata planetesimais antes da acreção em embriões planetários.
"Em seguida, usamos o chamado Modelo de Berna de formação e evolução planetária para investigar que tipo de planetas são formados a partir dos diferentes planetesimais", explica Christoph Mordasini, professor da Universidade de Berna.
Os pesquisadores simularam a formação de milhares de planetas e investigaram, em particular, seu teor final de água.
"Os resultados de nossas simulações sugerem que existem dois tipos qualitativamente diferentes de sistemas planetários", resume Lichtenberg. "Existem aqueles similares ao nosso sistema solar, cujos planetas têm pouca água, e há aqueles em que primariamente oceanos são criado porque não existe nenhuma estrela massiva por perto, e por isso nenhum Al-26, estava por perto quando o sistema hospedeiro se formou. A presença do Al-26 durante a formação planetesimal pode fazer uma diferença de ordem de grandeza nas provisões planetárias de água entre essas duas espécies de sistemas planetários".
Outras questões permanecem, e trabalhos futuros precisarão, por exemplo, investigar como a desidratação por Al-26 joga junto com o crescimento de planetas gigantes, como o proto-Júpiter no início do sistema solar.
As previsões quantitativas deste trabalho ajudarão os futuros telescópios espaciais, dedicados à busca de planetas extra-solares, a rastrear possíveis traços e diferenças nas composições planetárias e a refinar as implicações previstas do mecanismo de desidratação por Al-26.
E assim os pesquisadores aguardam ansiosamente o lançamento das próximas missões espaciais, com as quais os exoplanetas do tamanho da Terra fora do nosso sistema solar serão observáveis. Isso levará a humanidade cada vez mais perto de compreender se o nosso planeta é único, ou se há 'uma infinidade de mundos do mesmo tipo que o nosso'.

Fonte: Space Daily via PlanetS