Por muitos anos, os cientistas previram que muitos dos elementos que são ingredientes cruciais para a vida, como enxofre e nitrogênio, chegaram à Terra quando objetos do tipo asteroide que os transportavam colidiram com a superfície do nosso planeta.

Mas uma nova pesquisa publicada por nossa equipe na Science Advances sugere que muitos desses elementos, chamados voláteis, podem ter existido na Terra desde o início, enquanto ela se formava como um planeta.

Os voláteis evaporam mais prontamente do que outros elementos. Exemplos comuns incluem carbono, hidrogênio e nitrogênio, embora nossa pesquisa tenha se concentrado em um grupo chamado calcogênios. O enxofre, o selênio e o telúrio são todos calcogênios.

Entender como esses elementos voláteis chegaram à Terra ajuda os cientistas planetários, como nós, a entender melhor a história geológica da Terra e pode nos ensinar mais sobre a habitabilidade dos planetas terrestres além da Terra.

Por que é importante

A popular teoria do “revestimento tardio” prevê que a Terra se formou inicialmente a partir de materiais com baixo teor de voláteis. Após a formação do núcleo da Terra, diz a teoria, o planeta adquiriu voláteis quando corpos ricos em voláteis do sistema solar externo atingiram a superfície.

Esses objetos trouxeram cerca de meio por cento da massa da Terra. Se a teoria do revestimento tardio estiver correta, então a maioria dos elementos que compõem a vida chegou à Terra em algum momento após a formação do núcleo da Terra.

Mas nossa nova pesquisa sugere que a Terra tinha todos os seus elementos voláteis essenciais à vida desde o início, durante a formação do planeta. Esses resultados desafiam a teoria do revestimento tardio e são consistentes com outro estudo que rastreia a origem da água na Terra.

Como realizamos nosso trabalho

Para estudar a origem dos voláteis na Terra, usamos uma técnica de computação chamada cálculo dos primeiros princípios. Essa técnica descreve os comportamentos dos isótopos, que são átomos de um elemento que têm números variáveis de nêutrons.

Pode-se pensar em um elemento como uma família – cada átomo tem o mesmo número de prótons, mas os primos isótopos diferentes têm números diferentes de nêutrons.

Diferentes isótopos se comportaram de forma ligeiramente diferente durante cada estágio da formação da Terra. E os isótopos deixaram uma assinatura após cada estágio de formação que os cientistas podem usar como uma espécie de impressão digital para rastrear onde eles estavam durante a formação da Terra.

Os cálculos de primeiros princípios nos permitiram calcular quais assinaturas de isótopos esperaríamos ver para diferentes calcogênios, dependendo de como a Terra se formou. Executamos alguns modelos e comparamos nossas previsões de isótopos para cada modelo com as medições reais dos isótopos de calcogênio na Terra.

Descobrimos que, embora muitos voláteis tenham se evaporado durante a formação da Terra, quando ela era quente e incandescente, muitos outros ainda restam hoje. Nossas descobertas sugerem que a maioria dos voláteis na Terra atualmente provavelmente sobrou do estágio inicial da formação da Terra.

O que vem a seguir

Embora o estudo dos calcogênios seja interessante, pesquisas futuras devem analisar outros voláteis essenciais para a vida, como o nitrogênio. E mais pesquisas sobre como esses voláteis se comportam em condições extremas poderiam nos ajudar a saber mais sobre como os isótopos se comportavam durante cada um dos estágios de crescimento da formação da Terra.

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Esperamos também usar essa abordagem para verificar se alguns exoplanetas – planetas além do nosso sistema solar – poderiam ser habitáveis para a vida.

Shichun Huang, Professor Associado de Ciências da Terra e Planetárias, Universidade do Tennessee e Wenzhong Wang, Professor de Ciência Planetária, Universidade de Ciência e Tecnologia da China

Este artigo foi republicado do The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.