Geologia Cap2 Formação do Universo, da Terra e Evolução Estelar

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“FORMAÇÃO DO UNIVERSO, 
DA TERRA E EVOLUÇÃO 
ESTELAR”
 Representação do Universo
Nosso 
Universo
Nosso 
Universo? ?
Nosso Universo: Limitado ou ilimitado?
Formação do Universo
Modelos Cosmológicos
Existem modelos que tentaram ou tentam descrever 
a existência do Universo: 
 -Teoria do Universo Geocêntrico 
 - Teoria do Universo Estacionário 
 - Teoria do Universo Expansivo 
 - Teoria do Universo Pulsante
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Geocêtrico
A teoria do universo geocêntrico é o modelo 
cosmológico mais antigo. Foi elaborada pelo 
astrônomo grego Claudio Ptolomeu no início da Era 
Cristã.
A Terra está no centro do 
Sistema Solar, e os 
demais astros orbitam ao 
redor dela
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Estacionário
A Steady-state Theory descreve um universo que se 
expande, e no qual matéria nova se cria nos intervalos 
entre as galáxias, mantendo a densidade de matéria 
no universo constante. 
Amplamente desacreditada, foi derrubada quando se 
detectou a radiação de fundo originária da grande 
explosão do “Big Bang”.
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Estacionário
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Estacionário
fRec. = fEmis. fRec. = fEmis.Emissor 
em repouso
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Estacionário
fR < fE fR > fE
0
0
1
1
2
2
3
3
4
Som mais 
agudo
Som mais 
grave
Luz mais 
avermelhada
Luz mais 
azulada
Desloc.
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Estacionário
-Observações indicam que: 
➢Espectros de galáxias muito distantes estão 
deslocados para a faixa de cor vermelha; 
➢Espectros de galáxias mais próximas estão 
deslocados para a faixa de cor azul. 
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Estacionário
Esse efeito é característico de uma onda, seja ela 
sonora ou luminosa, de forma que acontece também 
com a luz. 
-Fonte luminosa e o observador se aproximam, a 
freqüência da luz se desloca para o azul (luz de mais 
alta freqüência). 
-Fonte luminosa e o observador se afastam, a 
freqüência da luz se desloca para o vermelho (luz de 
mais baixa freqüência).
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Expansivo 
(“Big Bang”)
Tudo teria surgido de um Universo óvulo, que por 
razões desconhecidas, que podemos chamar de 
instabilidade primordial, explodiu, e os seus 
fragmentos (galáxias e tudo mais) continuam viajando 
pelo espaço até hoje. 
Essa é a teoria do “Big Bang”.
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Expansivo 
(“Big Bang”)
Óvulo 
primordial
“Big Bang”
Universo 
expansivo
Modelos Cosmológicos
Universo Expansivo (“Big Bang”)
Como era o Universo momentos após o “Big Bang” ? 
Nada parecido com o que vemos hoje. 
Imediatamente após: 
➢Temperatura altíssima: matéria não poderia existir 
ainda; 
➢Existia apenas radiação: Prótons, elétrons e 
partículas subatômicas.
Eventos: 
➢Densidade baixa: gigantescas nuvens em 
movimento (regiões de grande turbulência); 
➢Variações de densidade: Atração gravitacional 
suficiente para produzir contração; 
➢Contração e densidade aumentam: nuvens 
menores dividiram-se, e separadas orbitando entre si.
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Expansivo 
(“Big Bang”)
Nuvem 
inicial
Nuvens 
menores
Contração
Contração gravitacional 
Formação das Galáxias
Modelos Cosmológicos
Teoria do Universo Expansivo 
(“Big Bang”)
Modelos Cosmológicos
Universo Expansivo (“Big Bang”)
Imediatamente após: 
➢Temperatura baixando: Após dezenas de minutos 
prótons e nêutrons se juntaram e formaram núcleos 
atômicos; 
➢Composição: 75% da massa Hidrogênio e 25% da 
massa Hélio. 
➢Mérito da Teoria do “Big Bang”: explica a formação e 
a abundância dos vários elementos químicos.
Formação do Universo: 
Contração gravitacional – Hierarquia 
Galáxias → Aglomerados → Superaglomerados
Modelos Cosmológicos
Galáxias – Morfologia das Galáxias
Modelos Cosmológicos
Espiral em barraIrregular
ElípticaEspiral
Galáxias – Via Láctea
Modelos Cosmológicos
Espiral em barra
Galáxias – Via Láctea
Modelos Cosmológicos
http://showmetech.band.uol.com.br/review-quem-quer-ser-rico/show-do-milhao-via-lactea/
Galáxia Via Láctea – Posição do Sistema Solar
Modelos Cosmológicos
Modelos Cosmológicos
Universo Expansivo (“Big Bang”) 

Formação da Via Láctea e da Terra
Big-Bang
Formação 
da Terra 
Primitiva
Terra 
Atual
4,6 bi
15 bilhões de anos
14,8 bi 8,2 bi
Formação 
das galáxias 
(Via-Láctea)
Modelos Cosmológicos
Universo Expansivo (“Big Bang”)
Passado
Presente
Futuro
Modelos Cosmológicos
Universo Pulsante
Universo teve início com o “Big Bang” parece ser fato 
consumado, corroborado pelas observações de várias 
pesquisas. 
Mas será que ele terá algum fim ? 
O Universo poderá expandir eternamente ? 
Um dia poderá parar de expandir ? 
Poderá expandir, parar, encolher e desaparecer ?
Modelos Cosmológicos
Tipos de expansão do Universo
Tempo
R
ai
o 
do
 U
ni
ve
rs
o
Expansão 
acelerada
Expansão 
freada
Expansão 
limitada
Expansão 
linear
Pulsação
Modelos Cosmológicos
Universo Pulsante
O que seria mais plausível: 
➢Universo que surgiu num instante no passado 
remoto, sem que nada houvesse antes, ou; 
➢Universo eterno, sem começo e nem fim ? 
E se o Universo expandir, parar, encolher e começar a 
implodir dando origem a um novo “Big Bang” ? 
Então começaria um novo ciclo de expansão. 
 Esta é a Teoria do Universo Pulsante.
Modelos Cosmológicos
Universo Pulsante
Passado Presente
Futuro
Modelos Cosmológicos
Universo Pulsante
Big Bang2
R
ai
o 
do
 U
ni
ve
rs
o
Tempo
Ciclo 
atual
Big Bang3 Big Bang4
Ciclo 
futuro
Big Bang1
Ciclo 
anterior
Hoje
Será que já existiram outros ciclos? 
Nascimento das Estrelas
Processo: Contração gravitacional de nebulosas de 
enorme massa e baixa densidade, com todos os seus 
átomos espremidos numa região central. 
Componentes principais: Hidrogênio (75%) e Hélio 
(25%) 
Acessórios: Outros gases e poeira interestelar
Nascimento das Estrelas
 No interior das nebulosas: 
➢Núcleo: A parte central entra em auto-contração, e 
tende a formar uma esfera, tornando-se uma proto-
estrela; 
➢Radiação: Contração compensa a perda de calor 
para a superfície, desenvolvendo temperaturas mais 
altas em seu centro.
Nascimento das Estrelas
Contração gravitacional de uma nebulosa
F F
d
m1 m2
F = G.m1.m2 / d2
Lei da atração 
gravitacionalHidrogênio
A forma geométrica de menor energia é a esfera
Nascimento das Estrelas
Início das 
reações de 
Fusão Nuclear
Nebulosa 
inicial
Proto-estrela
Contração
É assim que nasce uma estrela, a nebulosa inicial vai 
se condensando até concentrar uma grande massa de 
matéria em uma região relativamente pequena.
Nascimento das Estrelas
Fonte: Antônio Liccardo 
UFOP
Nascimento 
das Estrelas
Fonte: Antônio Liccardo 
UFOP
Planetesimais
Nascimento das Estrelas
➢Seqüência Principal: Diz-se que ela entrou no 
período principal de sua vida; quando uma estrela 
nasce; 
➢Combustível: Dura enquanto houver Hidrogênio no 
núcleo da estrela; 
➢Quando nasce: seu material ainda está muito 
diluído e expandido, e sua temperatura superficial é 
baixa.
Nascimento das Estrelas
Seqüência Principal: Com sua maior contração, há o 
aumento da sua temperatura e luminosidade, e a 
fusão de 4 núcleos de Hidrogênio formam 1 núcleo de 
Hélio. 
Seqüência Principal 
Anã Marrom ou Anã Negra → Anã Branca → 
Gigante Vermelha → Supergigante Vermelha → 
Supernova → Buraco NegroEquilíbrio Estático das Estrelas
PT < PG 
Contração
PT = PG 
Equilíbrio
PT > PG 
Expansão
PT = Pressão Térmica 
PG = Pressão Gravitacional
Nascimento das Estrelas
Composição Química das Estrelas
Processo de Espectroscopia Atômica 
Esse processo consiste em decompor a luz emitida 
por vários gases em laboratório e comparar os 
resultados com a decomposição da luz estelar. 
 Quando decompomos a luz vinda de um corpo, 
através de um prisma, por exemplo, obtemos o 
espectro desse objeto, ou em que cores ele emite 
quando aquecido.
Luz
 Bra
nca
Prisma
Espectro 
contínuo
Sólido aquecido
Prisma
Gás Hidrogênio
Prisma
Gás Hélio
Espectro 
contínuo
Espectro 
contínuo
Composição Química das Estrelas
Catálogo de espectros
H
He
Li
Contínuo
Fe
Composição Química das Estrelas
Tudo começou com um próton
O próton foi uma das primeiras partículas a se formar 
nos momentos iniciais do “Big Bang”, e foi capaz de 
gerar, apenas pela soma de prótons, um a um, tudo o 
que existe no universo, ou seja, os elementos 
químicos naturais.
Composição Química das Estrelas
Como os elementos se formaram ?
Nucleosíntese durante o “Big Bang” 
➢Elementos Formados: H, He, (Li) 
Nucleosíntese estelar 
➢Elementos Formados: Aproximadamente todos 
os outros elementos 
Explosão de Supernova 
➢Elementos Formados: Elementos mais pesados 
que o Ferro
Composição Química das Estrelas
Como os elementos se formaram ?
Composição Química das Estrelas
Nucleossíntese Estelar
Espalhamento de Raios Cósmicos
Nucleossíntese durante o Big Bang
Nucleosíntese durante o “Big Bang”
Durante os momentos iniciais do “Big Bang”, 
partículas subatômicas como os nêutrons (1n), 
prótons (1H) e elétrons (e-) foram geradas. 
À partir do centésimo do primeiro segundo, começou 
o resfriamento e a expansão do Universo.
Composição Química das Estrelas
Composição Química das estrelas
Nucleosíntese durante o “Big Bang”
A seguir, a seqüência de reações nucleares que 
aconteceram: 
 1n + e+ → 1H + ν 
 1H + e- → 1n + ν 
 1H + 1n → 2H + γ 
 2H + 1n → 3H + γ 
 3H + 1H → 4He + γ
Nucleosíntese 
durante o “Big 
Bang”
Composição Química das Estrelas
Próton
Nêutron
Deutério
Trítio Hélio
Hidrogênio
Hélio
Nucleosíntese durante o “Big Bang”
Continuação da seqüência de reações nucleares que 
aconteceram: 
 2H + 1H → 3He + γ 
 3He + 1n → 4He + γ 
 3He + 4He → 7Be 
 7Be + e- → 7Li + γ
Composição Química das Estrelas
Com o cont ínuo processo de expansão e 
resfriamento do Universo, as seguintes reações 
nucleares sucederam nas estrelas: 
 4He + 4H → 8Be + γ 
 8Be + 4He → 12C + γ 
 4He + 12C → 16O + γ 
 12C + 12C → 20Ne + 4He 
 12C + 12C → 23Na + 1H + ν 
 12C + 16O → 24Mg + 4He
Nucleosíntese estelar
Composição Química das Estrelas
 Continuação: 
 16O + 16O → 28Si +4He 
 28Si + γ → 24Mg + 4He 
 4He + 28Si → 32S + γ 
 32S + 4He → 36Ar + γ 
 28Si + 32S + 36Ar + 40Ni → 56Fe
Nucleosíntese estelar
Composição Química das Estrelas
Durante os últimos estágios da evolução estelar, 
muitas das estrelas compactas formaram 12C, 16O, 
28Si, 32S e 56Fe. Elementos mais pesados que o 56Fe 
foram produzidos de duas maneiras: 
 -Na superfície de estrelas gigantes 
 -Na explosão de uma estrela supernova
Explosão de Supernova
Composição Química das Estrelas
Os destroços destas explosões, sofreram influência 
de forças gravitacionais e produziram uma nova 
geração de estrelas. Entretanto, nenhum destes 
destroços foram coletados por um corpo central, 
sendo alguns captados por pequenos corpos que 
entram na órbita de uma estrela. 
Estes corpos são os planetas, incluindo aí a Terra.
Explosão de Supernova
Composição Química das Estrelas
Abundância 
Cósmica dos 
Elementos
Composição Química das Estrelas
Abundância Cósmica dos Elementos 

Os 6 Elementos Maiores
Composição Química das Estrelas
Z Elemento Abundância (x 105 átomos de Si)
1 H 4 x 108
2 He 3,1 x 107
8 O 2,15 x 105
12 Mg 9,1 x 103
14 Si 1,1 x 104
56 Fe 6 x 103
Abundância Cósmica 
dos Elementos
Composição 
Química das 
Estrelas
Terra Primitiva
Crosta Primitiva 
Temperatura: Muito quente devido a vulcanismo 
generalizado e constantes choques de meteoritos. 
Atmosfera Primitiva 
Composição: 80% CO2; 10% CH4; 5% CO; 5% N. 
Atmosfera Redutora: Não existia O2 livre. 
Água Primitiva 
Chuvas Primitivas: H2Ovapor libertado durante o 
vulcanismo ter-se-ia condensado originando chuvas 
abundantes (Chuvas Diluvianas). 
Oceanos Primitivos: Crosta primitiva já arrefecida, 
possibilitou acúmulo de águas dos oceanos primitivos.
Terra Primitiva
Crosta Primitiva
Terra Primitiva
Crosta Primitiva
Terra Primitiva
Crosta Primitiva
Terra Primitiva
Crosta Primitiva
Terra Primitiva
Crosta Primitiva
Planetas Terrestres
Planetas Terrestres
-Também chamados planetas proximais ou rochosos ou 
interiores, são pequenos, densos e compostos por 
rochas e núcleo de ferro.
Mercúrio
Vênus Terra
Marte
Planetas Gasosos
Planetas Gasosos
Júpiter Saturno
Urano Netuno
-Também chamados planetas distais ou jovianos ou 
exteriores, são grandes, de baixa densidade e 
compostos por gases e gelo.
Mercúrio 
0,1°
Vênus 
177°
Terra 
23°
Marte 
23°
Estrutura do Sistema Solar
Sistema Solar 
Obliqüidade dos Planetas no Sistema Solar
Júpiter 
3°
Saturno 
27°
Urano 
98°
Netuno 
30°
Estrutura do Sistema Solar
Sistema Solar 
Obliqüidade dos Planetas no Sistema Solar
Estrutura do Sistema Solar
Sistema Solar 
Planetas Terrestres e Planetas Gasosos
Estrutura do Sistema Solar
Sistema Solar Kepler-90 
Planetas Terrestres e Planetas Gasosos
Estrutura do Sistema Solar
Fonte: Antônio Liccardo
Composição do Sol
Composição: 90,965% H; 8,889% He; 0,146% Outros 
elementos. 
Estrutura do Sol
A maioria das estrelas da Via-Láctea, e quem sabe, de 
todas as galáxias forma um par, um sistema triplo ou um 
sistema múltiplo. O Sol parece ser uma exceção. 
Estrutura do Sol
Energia do Sol
Energia do Sol
Por que a energia do sol nunca termina?
O Sol usa como combustível o H, fundindo as 
moléculas desse elemento em He. 
Não é uma “queima” como quando queimamos carvão 
ou madeira, portanto, o Sol não “pega fogo”.
Se o Sol está sempre pegando fogo, porque não 
termina? Ou ele vai terminar? Se terminar, quando?
Energia do Sol
Mudanças no Sol 
Combustível: 4 milhões de toneladas de Hidrogênio são 
transformadas em Hélio a cada segundo. Possui Hidrogênio 
para mais 5 bilhões de anos. 
Nova fase: Consumo de Hélio; estágio de Gigante Vermelha 
cuja fase duraria cerca de 2 bilhões de anos. 
Mudanças visuais: Cor muda do branco-amarelado mais 
luminoso para o vermelho menos luminoso; crescerá 100 
vezes o tamanho atual e emitirá 1000 vezes mais energia; 
temperatura na Terra subirá para valores próximos aos de 
Mercúrio. 
Fonte: Antônio Liccardo (UFOP)
Fonte: Antônio Liccardo (UFOP)
Fonte: Antônio Liccardo (UFOP)
“Super Lua de Sangue” 
14 imagens compostas (28/09/2015)
Lua
Estrutura Geológica dos Planetas
Estrutura Interna
Vênus
Terra
Mercúrio
Marte
Estrutura Geológica dos Planetas
Padrões de Relevo
Os dados mostram que a maior parte das rochas são Rochas 
Máficas (ricas em Mg e Fe) – Basaltos com desenvolvimento 
incipiente de fragmentos, sedimentos e solo.
Vênus 
Monte Sapas
Marte 
Monte Olimpo
Vulcões
Estrutura Geológica dos Planetas
Cadeias de 
Montanhas
Estrutura Geológica dos PlanetasPadrões nas dunas de areia de Marte
Estrutura Geológica dos Planetas
Estrutura Geológica dos Planetas
Curiosity durante exploração da superfície de Marte
Estrutura Geológica dos Planetas
Curiosity durante exploração da superfície de Marte
Imagem do espaço
Astronauta trabalhando na Estação Espacial 
Internacional (06/11/2015)
Imagem do espaço
“Selfie” feita pelo astronauta Scott Kelly (28/10/2015)
Imagem detalhada de 
Plutão
Estrutura Geológica de Plutão
Imagens de Plutão (Sonda Espacial New Horizons)
Montanhas que chegam a 
3.500 metros
Estrutura do Universo
Estrutura dos Cometas
Os Cometas e a Terra
Os Cometas e a Terra
Meteoritos
Meteoróide: é o corpo que vaga no espaço, antes de 
colidir com a atmosfera. 
Meteoro: é o nome genérico dos fenômenos que 
ocorrem na atmosfera terrestre. 
Meteorito: é o meteoróide que consegue vencer a 
atmosfera da Terra e choca-se contra a sua superfície.
Meteoritos
Estrela Cadente 
Quando um meteoróide penetra na atmosfera da 
Terra, ele produz um meteoro luminoso, que também 
é chamado popularmente de “estrela cadente”. 
Ao penetrar na atmosfera da Terra geram calor por 
atrito com a atmosfera, deixando um rastro brilhante 
facilmente visível a olho nú.
Meteoritos
O fenômeno Estrela Cadente 
Conhecido desde a pré-história, porém, os registros 
sobre ele são bem mais recentes (históricos chineses e 
coreanos datados de 1760AC ou papiros egípcios de 
2000AC). 
Do estudo dos meteoritos se pode aprender muito 
sobre o tipo de material a partir do qual se formaram os 
planetas terrestres, uma vez que são fragmentos 
primitivos do sistema solar. 
Meteoritos 
Interação com a atmosfera terrestre
Meteoritos 
Interação com a crosta terrestre
Meteoritos 
Interação com a crosta terrestre
Tipos de Meteoritos 
Meteoritos Rochosos - Condritos
Tipos de Meteoritos 
Meteoritos Rochosos - Condritos
Tipos de Meteoritos 
Meteoritos Rochosos - Condritos
Carbonáceos
Ordinários
Tipos de Meteoritos 
Meteoritos Rochosos - Condritos
Raios X Microscópio
Côndrulos
Tipos de Meteoritos 
Meteoritos Rochosos - Acondritos
Tipos de Meteoritos 
Meteoritos Metálicos - Sideritos
Meteoritos Encontrados na Terra
Meteorito Hoba West: O maior encontrado no mundo 
– Namíbia
Possui: 
-2,7m de 
comprimento 
-2,4m de largura 
-59 toneladas de 
peso
Meteorito de Willamette: O maior encontrado no EUA
Possui: 
-15,5 toneladas 
de peso
Meteoritos Encontrados na Terra
Meteorito Pedra do Bendengó: O maior encontrado 
no Brasil
Possui: 
-2,2m de 
comprimento 
-1,45m de largura 
-5,5 toneladas de 
peso
Meteoritos Encontrados na Terra
Curiosidades sobre Meteoritos 
-Em 1650: Um monge foi morto por um meteorito em 
Milão; 
-Em 1674: Dois marinheiros suecos foram mortos por 
um meteorito; 
-Em 1847: um meteorito de 17kg destruiu o teto do 
quarto onde dormiam três crianças, cobrindo-as de 
destroços, mas não ferindo-as com gravidade; 
-Em 1954: Ann Hodges foi levemente ferida por um 
meteorito que pesava 19,84kg e caiu através do teto 
de sua casa;
Meteoritos 
Meteoritos Curiosidades
-Em 1992: Um meteorito atingiu um carro Cadillac 
que estava estacionado em Nova Iorque; 
-Em 1994: Um meteorito perfurar o carro de um casal 
de Madrid, mas ninguém foi atingido; 
-Em 2009: Um meteorito do tamanho de uma ervilha, 
caiu na Terra a mais de 40mil km/h na cidade de 
Essen, atingindo um jovem alemão de 14 anos que foi 
ferido numa mão.