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Unidade 2
Composição e estrutura interna da Terra
Estrutura, composição, modelos de estruturação
Rafael Sathler
UNIDADE 2
- Composição e Estrutura Interna da Terra
2.1 - Estrutura Interna da Terra
2.2 - Modelos de Estruturação
2.3 - Composição da Terra
Origem do universo
Antes do “Big Bang”, ou
da expansão inflacionária,
toda matéria e energia
contidos no Universo
estavam concentrados em
um único ponto
incomensuravelmente
denso.
“Big Bang” vs. Expansão inflacionária
Extrapolando a localização das estrelas, usando sua velocidade
em relação a da terra, retroativamente no tempo, é possível
concluir que há aproximadamente 10-20 Ga (bilhões de anos),
toda a matéria ocupava um único ponto no universo.
Temperatura inicial: muito alta para a existência da matéria.
 Primeiro segundo após a explosão: a nuvem em expansão
esfriou para t < 1010 K - prótons e neutrons (nucleogênese)
começam a existir, seguidos dos átomos dos elementos mais leves
(H, He seguidos de Li e Be).
 360.000 anos após o Big Bang a temperatura atingiu 3000 K
permitindo que átomos fossem formados sem serem imediatamente
ionizados (separação elétron do núcleo) – formação dos átomos.
Evolução estelar e origem dos elementos
- Contração das nebulosas: áreas mais densas começam a autocontrair
- Formação de nuvens menores que orbitam entre si.
- Estrelas nascem pelo processo de contração, a partir das nebulosas.
Estrutura do universo
 Galáxias
 Super aglomerados
Aglomerados
 Estrelas
Nebulosas, buracos negros, quasares, pulsares etc.
Hipótese da síntese dos elementos por reação nuclear com
Hidrogênio como o único material inicial.
Teoria da Nucleossíntese
 Fase inicial (contração > queima de H > núcleo de 4He >). 
 Fase gigante vermelha (contração > núcleo de 4He > queima do H na 
camada externa que se expande). 
 Fase supergigante vermelha (contração > T > queima de 4He > 
formação de C) 
 Fase anã branca (núcleo de C > menor tamanho, T insuficiente para fusão 
> perda de energia e resfriamento). 
 Fase supernova (núcleo de C > maior tamanho, T suficiente para fusão > 
produção de O, Ne e Mg > fusão do O e formação de Si > formação de Fe > 
esgotamento de elementos de queima > T > explosão > elementos mais pesado 
que o Fe). 
Base dos ciclos biogeoquímicos
103 elementos químicos
30 a 40 necessários à vida
Formação do Sistema Solar
A nelulosa rotacionando vagarosamente
começa a contrair, condensar e girar mais
rápido.
Partículas de gás e poeira colidem e
coalescem formando embriões planetários.
Múltiplas colisões e acreções formam 
os planetas terrestres.
Planetas terrestres: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte
• As partes externas (Crosta e Manto) são formadas por rochas 
(silicatos) e os núcleos por metais (Fe-Ni). 
• Silicatos (compostos de sílica - SiO2); óxidos de outros metais. 
• Silicatos mais comuns:
– Olivina: (Mg,Fe)SiO4
– Piroxênio: (Mg,Ca,Fe)2Si2O6
– Feldspato (p. ex., (Na,K)AlSi3O8)
– Mica (p.ex., biotita K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH)).
Planetas gigantes: Júpiter e Saturno.
• Consistem primariamente de H e He: aproximadamente
“solares” em composição (embora não exatamente).
• Pequenos núcleos rochosos sobrepostos por camadas de H
metálico, envolvidas por camadas de H e He (transição gradual
de líquido para gás).
Planetas gelados: Urano e Netuno.
• Também constituídos amplamente de H e He, mas enriquecidos
em C e N, se comparados com Jupiter e Saturno.
• Partes sólidas constituídas por gelo de metano e nitrogênio.
Acreção Homogênea Vs. Acreção Heterogênea
Formação e fracionamento da terra primitiva
Acreção Heterogênea
Na formação dos planetesimais, a agregação de material ocorreu
segundo a temperatura de condensação, sendo o ponto de fusão de
cada material determinante. Com o gradual resfriamento do sistema,
foram acrecionados em seqüência os materiais de temperatura de
condensação mais alta até os de mais baixa: Fe-Ni, depois misturas de
metal sem Fe, e silicatos magnesianos livres de Fe.
Acreção Homogênea
Os materiais agregados já estavam todos condensados. Os planetas
primitivos seriam aproximadamente homogêneos. A diferenciação
interna seria posterior à formação. Com o aumento de pressão e
aquecimento interno da Terra, teria havido seleção por densidade,
causando concentração do ferro no interior do planeta.
Olivina (Mg, Fe)/
Piroxênio (Ca Na Fe Mg)
Ferro
(d = 7,2) 
(d = ~ 4,3 / 3,3) 
(d = 2,76) 
Plagioclásios cálcicos
O Planeta Terra – estruturação interna
Modelo de estruturação química
No modelo de composição química, são consideradas três unidades
estruturais concêntricas separadas por descontinuidades:
►A crosta é a zona mais superficial, dividida em crosta continental
(Sial) e oceânica (Sima). Termina na descontinuidade Mohorovicic.
►O manto situa-se desde a base da crosta até à profundidade de
2900 km. Dividido em manto superior e inferior (quantidades
crescentes de silicatos ferro-magnesianos). Separado pela
descontinuidade de Gutenberg
► O núcleo situa-se a partir dos 2900 km e pode ser dividido em
núcleo externo (Fe-Ni fundido) e em núcleo interno (Fe-Ni sólido).
Modelo de estruturação física
Segundo suas propriedades físicas, o globo terrestre é constituído
por quatro regiões - litosfera, astenosfera, mesosfera e endosfera.
►A litosfera é uma zona sólida e rígida; compreende a crosta e a
parte mais externa do manto superior.
►A astenosfera é uma zona de baixa rigidez e de comportamento
plástico, desde a base da litosfera até à profundidade de 350km.
►A mesosfera é uma zona rígida; estende-se desde a base da
astenosfera até o limite do manto com o núcleo.
►A endosfera pode ser dividida em duas regiões: a endosfera
externa, líquida, e a endosfera interna, sólida.
Modelos de estruturação
Formação da atmosfera e hidrosfera
escapes
escapes
hidrogênio
hidrogênio
água
nitrogênio
oxigênio
oxigênio
dióxido de carbonoágua
fotossíntese
para a
atmosfera
para o
oceano
vulcão
magma
A perda de gases durante as erupções vulcânicas forneceram grande
quantidade de H2O e CO2 para a atmosfera.
Gases liberados pela erupções vulcânicas  o envoltório estava 
frio para permitir a precipitação  formação da hidrosfera

Condição fundamental para a vida no planeta Terra
período pré-biológico
4,5 a 3,5 bilhões de anos
água atmosférica,
amônia e metano
radiação solar
e descargas elétricas
sopa orgânica de
aminoácidos, ácidos nucleicos, 
carboidratos
período biológico
3,5 bilhões de anos até hoje
outros organismos CO atmosférico2 “sopa” orgânica
organismos primitivos
não fotossintéticos
(3,5 bilhões de anos)
fermentaçãoradiação
solar
respiração do
oxigênio 
atmosférico
plantas fotossintéticas
(3,5 bilhões de anos)
animais
3,2 bilhões de anos
(600 milhões de anos)
Arqueano  O2 na atmosfera era cerca de 1%
Proterozóico  O2 na atmosfera era cerca de 10%
Evolução da atmosfera primitiva da Terra
2,8 – 2,5 Ba – o processo de fotossíntese enriqueceu a água dos oceanos em oxigênio