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quinta-feira, 8 de setembro de 2022

11 DE AGOSTO DE 2022

O que criou os continentes? Novas evidências apontam para asteroides gigantes

por Tim Johnson, A conversa

A Terra é o único planeta que conhecemos com continentes , as gigantescas massas de terra que abrigam a humanidade e a maior parte da biomassa da Terra .

No entanto, ainda não temos respostas firmes para algumas perguntas básicas sobre os continentes: como eles surgiram e por que se formaram onde surgiram?

Uma teoria é que eles foram formados por meteoritos gigantes colidindo com a crosta terrestre há muito tempo. Essa ideia foi proposta várias vezes , mas até agora havia pouca evidência para apoiá-la.

Em uma nova pesquisa publicada na Nature , estudamos minerais antigos da Austrália Ocidental e encontramos pistas tentadoras sugerindo que a hipótese do impacto gigante pode estar certa.

Como se faz um continente?

Os continentes fazem parte da litosfera, a rígida casca externa rochosa da Terra composta pelos fundos oceânicos e pelos continentes, cuja camada superior é a crosta.

A crosta abaixo dos oceanos é fina e feita de rocha basáltica escura e densa que contém apenas um pouco de sílica. Em contraste, a crosta continental é espessa e consiste principalmente de granito, uma rocha menos densa, de cor pálida e rica em sílica que faz os continentes "flutuar".

Abaixo da litosfera fica uma massa espessa e fluida de rocha quase derretida, que fica perto do topo do manto, a camada da Terra entre a crosta e o núcleo.

Se parte da litosfera for removida, o manto abaixo dela derreterá à medida que a pressão de cima for liberada. E impactos de meteoritos gigantes – rochas do espaço com dezenas ou centenas de quilômetros de diâmetro – são uma maneira extremamente eficiente de fazer exatamente isso!

Quais são as consequências de um impacto gigante?

Impactos gigantes explodem grandes volumes de material quase instantaneamente. As rochas próximas à superfície derreterão por centenas de quilômetros ou mais ao redor do local do impacto. O impacto também libera pressão no manto abaixo, fazendo com que ele derreta e produza uma massa "semelhante a uma bolha" de crosta basáltica grossa.

Essa massa é chamada de planalto oceânico, semelhante ao que está abaixo do atual Havaí ou Islândia. O processo é um pouco parecido com o que acontece se você for atingido com força na cabeça por uma bola de golfe ou pedregulho — a protuberância ou "ovo" resultante é como o platô oceânico.

Nossa pesquisa mostra que esses planaltos oceânicos podem ter evoluído para formar os continentes através de um processo conhecido como diferenciação crustal. O espesso planalto oceânico formado a partir do impacto pode ficar quente o suficiente em sua base para também derreter, produzindo o tipo de rocha granítica que forma uma crosta continental flutuante.

Existem outras maneiras de fazer planaltos oceânicos?

Existem outras maneiras pelas quais os planaltos oceânicos podem se formar. As crostas espessas sob o Havaí e a Islândia se formaram não por impactos gigantes, mas por " plumas de manto", correntes de material quente subindo da borda do núcleo metálico da Terra, um pouco como em uma lâmpada de lava. À medida que esta pluma ascendente atinge a litosfera, desencadeia o derretimento maciço do manto para formar um planalto oceânico.

Então, as plumas poderiam ter criado os continentes? Com base em nossos estudos e no equilíbrio de diferentes isótopos de oxigênio em minúsculos grãos do mineral zircão , que é comumente encontrado em pequenas quantidades em rochas da crosta continental, acreditamos que não.

O zircão é o material crustal mais antigo conhecido e pode sobreviver intacto por bilhões de anos. Também podemos determinar com bastante precisão quando foi formado, com base no decaimento do urânio radioativo que contém.

Além disso, podemos descobrir o ambiente em que o zircão se formou medindo a proporção relativa de isótopos de oxigênio que ele contém.

Observamos grãos de zircão de uma das mais antigas peças sobreviventes da crosta continental do mundo, o Cráton Pilbara, na Austrália Ocidental, que começou a se formar há mais de 3 bilhões de anos. Muitos dos grãos mais antigos de zircão continham mais isótopos de oxigênio leves, que indicam fusão superficial, mas grãos mais jovens contêm isótopos de equilíbrio mais semelhantes ao manto, indicando fusão muito mais profunda.

Esse padrão "de cima para baixo" de isótopos de oxigênio é o que você pode esperar após um impacto de meteorito gigante. Nas plumas do manto, por outro lado, a fusão é um processo "de baixo para cima".

Parece razoável, mas há alguma outra evidência?

Sim existe! Os zircões do Craton de Pilbara parecem ter sido formados em um punhado de períodos distintos, em vez de continuamente ao longo do tempo.

Exceto pelos primeiros grãos, os outros grãos com zircão isotopicamente leve têm a mesma idade que os leitos de esférulas no Cráton de Pilbara e em outros lugares.

Os leitos de esférulas são depósitos de gotículas de material "espalhadas" por impactos de meteoritos. O fato de os zircões terem a mesma idade sugere que eles podem ter sido formados pelos mesmos eventos.

Além disso, o padrão "de cima para baixo" de isótopos pode ser reconhecido em outras áreas da crosta continental antiga , como no Canadá e na Groenlândia. No entanto, os dados de outros lugares ainda não foram cuidadosamente filtrados como os dados de Pilbara, portanto, será necessário mais trabalho para confirmar esse padrão.

O próximo passo de nossa pesquisa é reanalisar essas rochas antigas de outros lugares para confirmar o que suspeitamos – que os continentes cresceram nos locais de impactos de meteoritos gigantes. Estrondo.

Explorar mais

Evidências de que impactos de meteoritos gigantes criaram os continentes

Informações do jornal: Nature

Fornecido por The Conversation

quinta-feira, 19 de agosto de 2021

Rocha antiga contém impressões digitais isotópicas das origens da Terra

Identificar os blocos de construção da Terra a partir de rochas terrestres é um desafio porque esses ingredientes se misturaram à medida que o planeta evoluiu. A evidência de um bloco de construção desconhecido em rochas antigas fornece uma nova visão.

Katherine R. Bermingham

Terra formada a partir de uma seleção desconhecida de material meteorítico. Escrevendo na Nature , Fischer-Gödde et al. ¹ relato que a composição dos isótopos de rutênio em rochas antigas do sudoeste da Groenlândia contém evidências de um bloco de construção da Terra anteriormente não reconhecido.

Surpreendentemente, a composição isotópica inferida de rutênio no material não corresponde às composições de meteorito conhecidas.

As descobertas dos autores sugerem que os componentes voláteis da Terra, como água e compostos orgânicos, podem ter chegado durante os estágios finais do crescimento do planeta.

Leia o artigo: Isótopo de rutênio vestígio do manto pré-folheado tardio da Terra preservado em rochas arqueanas

Nosso planeta é o produto de uma série de colisões de corpos celestes cada vez maiores ²^-⁴ . Esses blocos de construção se formaram a partir de um disco protoplanetário de poeira e gás que orbitou o protossol há cerca de 4,6 bilhões de anos. Identificar as composições dos blocos de construção da Terra é difícil por causa de nosso acesso limitado aos restos do disco e por causa do processamento geológico complexo e de longo prazo do manto que misturou os ingredientes antigos da Terra.

Respostas potenciais à questão de que a Terra é feita podem vir de estudos nos quais as composições isotópicas de amostras de rochas terrestres são comparadas com aquelas de meteoritos que se formaram nos primeiros milhões de anos da história do Sistema Solar. Presume-se que esses meteoritos sejam representativos dos corpos menores que finalmente se aglutinaram para formar os planetas rochosos. Consequentemente, os meteoritos são nossos candidatos mais promissores para os blocos de construção da Terra.

O estudo de Fischer-Gödde e seus colegas baseia-se na descoberta de que meteoritos têm composições isotópicas características que servem como impressões digitais para distinguir diferentes tipos de blocos de construção em potencial. Por exemplo, meteoritos como os condritos carbonáceos, que muitas vezes são 'úmidos' (isto é, contêm componentes voláteis), têm diferentes impressões digitais isotópicas de meteoritos que geralmente são 'secos' ⁵ . As diferenças na composição isotópica originam-se da distribuição heterogênea da poeira estelar no disco protoplanetário e são conhecidas como variações isotópicas nucleossintéticas. Se as impressões digitais pudessem ser identificadas em amostras de rochas terrestres, isso poderia fornecer evidências do material dos meteoritos dos quais a Terra foi construída.

A documentação de impressões digitais em rochas terrestres pode ajudar a restringir as estimativas de quando os elementos voláteis foram entregues à Terra e de onde vieram. Isso ocorre porque a abundância de certos isótopos de alguns elementos - rutênio-100 ( ¹⁰⁰ Ru), por exemplo - não apenas distingue entre blocos de construção úmidos e secos, mas também traça diferentes estágios da história de acreção da Terra.

Um cronômetro para a idade da Terra

O rutênio é classificado como um elemento altamente siderófilo (amante do ferro), porque se acumula em fases ricas em metais do interior da Terra. Consequentemente, a maior parte do rutênio do nosso planeta está concentrada em seu núcleo metálico. Existem, no entanto, traços de rutênio e outros elementos altamente siderófilos (HSEs) no manto, e suas proporções relativas aproximam-se das medidas em meteoritos primitivos ⁶ . Uma interpretação disso é que os HSEs foram adicionados ao manto após a formação do núcleo, durante um evento denominado verniz tardio - quando aproximadamente 0,5% final (do peso percentual total) da massa da Terra se agregou ⁷^,⁸ . Se sim, então o rutênio e outros HSEs no manto registram a composição do último material que se acumulou na Terra ⁹.

Foi proposto que os elementos voláteis da Terra também foram adicionados durante o verniz tardio, possivelmente pelo acréscimo de condritos carbonáceos ¹⁰^,¹¹ . Estudos nos últimos anos, no entanto, encontraram uma incompatibilidade entre a composição do isótopo ¹⁰⁰ Ru (as abundâncias de ¹⁰⁰ Ru nas rochas terrestres) no manto da Terra e nos condritos carbonáceos ¹²^,¹³ . Portanto, pode-se concluir que os condritos carbonáceos não fazem parte do laminado tardio, lançando dúvidas sobre o momento da entrega dos voláteis à Terra ¹³ .

Essa conclusão se baseia na suposição de que HSEs no manto não contêm quantidades significativas de material anterior ao folheado tardio - uma afirmação razoável, visto que há evidência direta limitada disso. Se o manto pré-folheado tardio contivesse uma quantidade substancial de ¹⁰⁰ Ru que não foi coletada no núcleo, e que foi identificável por ter uma composição de isótopos ¹⁰⁰ Ru diferente daquela do manto moderno, então os condritos carbonáceos ainda poderiam ter foi adicionado durante o verniz tardio.

Variações nucleossintéticas de isótopos de rutênio não foram relatadas para rochas terrestres até agora. Isso ocorre, em parte, porque a Terra tem placas tectônicas ativas e convecção do manto, que misturam e diluem as impressões digitais de seus blocos de construção. No entanto, nos últimos anos, métodos analíticos ¹⁴ têm sido desenvolvidos que permitem que variações isotópicas sejam medidas na escala de partes por milhão, tornando possível a busca por essas assinaturas isotópicas primitivas.

Comparando as ¹⁰⁰ composições de isótopos Ru de rochas terrestres com aquelas de meteoritos, Fischer-Gödde e colegas de trabalho relatam que uma parte antiga da Terra, preservada em rochas do sudoeste da Groenlândia, retém as impressões digitais de um bloco de construção incomum (Fig. 1 ) O fato de que as composições de isótopos inferidas não correspondem às composições de meteoritos conhecidas indica que as coleções atuais de meteoritos são consideravelmente limitadas em sua amostragem do disco protoplanetário.

figura 1 — **Figura 1 | Um cenário para a preservação de material antigo no manto da Terra.** a , Entre 4,6 bilhões e cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, a Terra se formou a partir do acúmulo de material de meteoritos. Elementos siderófilos, que têm uma forte afinidade por metais, segregaram no núcleo. b , O final de aproximadamente 0,5% do peso percentual total da massa da Terra agregada a partir de meteoritos durante um evento denominado verniz tardio, após a formação do núcleo. c , Fischer-Gödde *et al.* ¹relatam que rochas antigas do sudoeste da Groenlândia têm uma composição incomum de isótopos de rutênio. Eles atribuem isso à presença de material do manto pré-laminado tardio nas rochas. A distribuição do material pré-laminado anterior mostrado aqui é especulativa; o montante real e a distribuição não podem ser derivados dos dados disponíveis.

Os autores interpretam seus dados incomuns de ¹⁰⁰ Ru como a assinatura isotópica de rutênio pré-laminado tardio na origem dessas rochas. Considerando suas descobertas no contexto das composições de outros HSEs no manto, os autores sugerem que a composição moderna do manto pode ser reconciliada com seus novos dados apenas se o verniz tardio contiver condritos carbonáceos para contrabalançar a composição do pré-tardio. - componente venoso do manto. Isso significaria que os voláteis poderiam ter sido entregues à Terra durante os estágios finais da formação do planeta.

Os dados de Fischer-Gödde e seus colegas respondem à antiga questão de saber se os diversos blocos de construção da Terra são preservados e acessíveis para estudo. Mas os dados também levantam questões-chave, cujas respostas sem dúvida determinarão a importância das novas descobertas. Por exemplo, quão representativo do manto pré-folheado tardio é o conjunto de amostras de rocha do sudoeste da Groenlândia? As impressões digitais nucleossintéticas são observadas nas composições isotópicas de outros elementos do manto? Qual é a composição dos meteoritos 'ausentes' que dominavam a composição de rutênio do manto pré-folheado tardio, e por que ainda não foi identificado? E como a assinatura isotópica desses meteoritos foi preservada no manto de convecção? Essas questões podem ser respondidas apenas expandindo a busca por impressões digitais nucleossintéticas no manto.

Nature 579 , 195-196 (2020)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-020-00605-4

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sexta-feira, 6 de setembro de 2019

Qual é a diferença entre asteroides, cometas e meteoros?

Chuva de meteoros Perseidas 2015 no céu dinamarquês

Foto do Perseid Meteor Shower 2015 no céu dinamarquês.

Em nosso sistema solar, existem bilhões, possivelmente trilhões, de objetos perigosos que orbitam o sol. Esses espaçadores são pequenos demais para serem chamados de planetas e recebem os nomes de cometas, asteróides, meteoroides e, se atingirem a Terra, meteoros ou meteoritos. Com tantos rótulos, é fácil esquecer qual é qual.

Vamos começar com uma breve definição de cada um.

Asteroides: são as sobras rochosas e sem ar da formação de planetas em nosso sistema solar. Eles orbitam principalmente nosso sol no cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter e variam do tamanho de carros a planetas anões.

Cometas: os cometas são bolas de neve no espaço sujo, principalmente de gelo e poeira que se formaram durante o nascimento do sistema solar, 4,6 bilhões de anos atrás. A maioria dos cometas tem órbitas estáveis nos confins do sistema solar após o planeta Netuno.

Meteoroides, meteoros, meteoritos: Meteoroides são pequenos asteroides ou migalhas quebradas de cometas e, às vezes, planetas. Eles variam em tamanho, desde um grão de areia até pedregulhos com 1 metro de largura. Quando meteoroides colidem com a atmosfera de um planeta, eles se tornam meteoros . Se esses meteoros sobreviverem à atmosfera e atingirem a superfície do planeta, seus restos serão chamados meteoritos .

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Asteroides

À primeira vista, os asteroides podem parecer rochas espaciais comuns, mas esses antigos remanescentes do sistema solar têm todas as formas, tamanhos e sabores.

Apesar de sua baixa estatura (a massa de todos os asteroides combinados é menor que a lua da Terra), os asteroides também são chamados de planetas menores ou "planetoides". Eles variam em tamanho, desde os menores pedregulhos, com 1 metro de comprimento, até o maior asteroide, Ceres , que tem quase um quarto do tamanho da lua da Terra (cerca de 990 quilômetros de diâmetro, ou 950 quilômetros). Ceres é tão grande que recebeu uma promoção para o status de um planeta anão em 2006, a mesma distinção controversa dada a Plutão.

A maioria dos asteroides se parece com batatas espaciais gigantes, com suas formas e superfícies oblongas, marcadas por inúmeras crateras causadas por colisões com outros asteróides. Apenas um pequeno número de asteroides é grande o suficiente para que sua gravidade os transforme em esferas, como Ceres. A composição dos asteroides varia de aglomerados escuros e rochosos de entulho, consistindo de rochas de argila e silicato, a amálgamas brilhantes e sólidas de metais como ferro ou níquel, de acordo com a NASA .

Quase todos os asteroides são encontrados em uma região em forma de rosca entre Marte e Júpiter, chamada de cinturão de asteróides . O cinturão se formou pouco tempo após o nascimento de Júpiter, quando a gravidade do planeta retinha as sobras formadoras de planetas, fazendo com que colidissem umas com as outras e formassem os milhões de asteroides que hoje vemos no cinturão.

Imagem de mais de 100 asteróides capturados pelo Wide Field Infrared Survey Explorer da NASA, ou WISE, durante sua pesquisa total em 2014. As nuvens de gás e poeira cercam a região, visível apenas na luz infravermelha. Mais de 2.500 estrelas também estão nessa visão. — Imagem de mais de 100 asteroides capturados pelo Wide Field Infrared Survey Explorer da NASA, ou WISE, durante sua pesquisa total em 2014. As nuvens de gás e poeira cercam a região, visível apenas na luz infravermelha. Mais de 2.500 estrelas também estão nessa visão.

Cometas

Por milênios, a visão de um cometa provocou medo e pavor. Astrônomos antigos acreditavam que os cometas predisseram a morte dos príncipes e os resultados das guerras. Os astrônomos modernos sabem que os cometas são as sobras cobertas de gelo do material que formou nosso sistema solar bilhões de anos atrás.

O astrônomo Fred Whipple foi o primeiro a descrever os cometas como bolas de neve sujas ou conglomerados gelados de gases e poeira congelados. A bola de neve compõe o núcleo central de um cometa, que geralmente tem menos de alguns quilômetros de largura, de acordo com a NASA . Quando um cometa se aproxima do sol, o núcleo se aquece e o gelo começa a sublimar do sólido ao gás. Isso produz uma atmosfera ao redor do cometa que pode crescer a milhares de quilômetros de diâmetro, chamada coma. A pressão de radiação do sol afasta as partículas de poeira do coma para produzir uma longa e brilhante cauda de poeira. Uma segunda cauda é formada quando partículas solares de alta energia ionizam o gás, criando uma cauda de íon separada.

A diferença entre a composição de asteróides e cometas provavelmente se deve a como e onde eles nasceram, escreveu Britt Scharringhausen , professor de astronomia no Beloit College, em Wisconsin.

"Enquanto asteroides e cometas se formaram ao mesmo tempo, eles não se formaram sob as mesmas condições", escreveu Scharringhausen. "O sistema solar se formou a partir da nebulosa solar, uma nuvem de gás e poeira. No centro da nebulosa, o sol estava nascendo através do colapso gravitacional. Por causa desse colapso, que libera calor, as regiões centrais da nebulosa eram mais quentes. e mais denso, enquanto as regiões externas eram mais frias ".

Asteroides se formaram perto do centro da nebulosa quente, onde apenas rochas ou metais permaneceram sólidos sob temperaturas extremas. Cometas se formaram além do que é chamado de linha de geada, onde estava frio o suficiente para que água e gases como o dióxido de carbono congelassem. Por esse motivo, os cometas geralmente são encontrados apenas nos confins do sistema solar em duas regiões denominadas Cinturão de Kuiper e Nuvem de Oort .

O cometa de forma estranha 67P / Churyumov-Gerasimenko. Em agosto de 2014, a sonda Rosetta se encontrou e implantou um módulo de aterrissagem na superfície do asteróide, o primeiro da história.

Meteoroides, meteoros e meteoritos

Meteoroides são as verdadeiras rochas espaciais do sistema solar. Com um tamanho não superior a um metro (3,3 pés) e às vezes o tamanho de um grão de poeira, eles são pequenos demais para serem considerados asteroides ou cometas, mas muitos são os pedaços de ambos. Alguns meteoroides se originam de detritos ejetados causados por impactos em planetas ou luas .

Se meteoroides cruzam com a atmosfera de um planeta, como a da Terra, eles se tornam meteoros. O flash de fogo emitido pelos meteoros quando queimam na atmosfera pode parecer mais brilhante que o planeta Vênus, razão pela qual eles ganharam o apelido de "estrelas cadentes", de acordo com a NASA . Os cientistas estimam que mais de 48 toneladas (43.500 kg) de material meteorítico caem na Terra todos os dias. Se um meteoro sobrevive à sua descida através da atmosfera e atinge o solo, é chamado meteorito.

Quando a Terra passa pela trilha de destroços deixados por um cometa, somos tratados com a deslumbrante queima de fogos de uma chuva de meteoros, onde milhares de estrelas cadentes podem ser vistas no céu noturno. A chuva de meteoros Perseid é uma das mais espetaculares, ocorrendo todos os anos por volta de 12 de agosto. No seu pico, podem ser vistos de 50 a 75 meteoros por hora, se o céu estiver limpo. Os Perseidas são causados pelos meteoroides quebrados pelo Cometa Swift-Tuttle.

Essas chuvas de meteoros brilhantes servem como um lembrete de que, apesar da extensão aparentemente vazia do espaço, estamos mais intimamente conectados ao nosso sistema solar do que imaginamos.

Fonte: https://www.livescience.com/difference-between-asteroids-comets-and-meteors.html