Capítulo 1 - livro Decifrando a Terra

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Síntese do capítulo 1 do livro “Decifrando a Terra” 
 
CORDANI, U.G.; PICAZZIO, E. A Terra e suas origens. ​In​: TEIXEIRA, W. ​et al​. 
Decifrando a Terra​. 2a.ed. São Paulo: Companhia Editora Nacional, 2009. 
 
“Por isso, na investigação da origem e evolução de nosso planeta, é necessário recorrer a uma 
análise do espaço exterior mais longínquo e, ao mesmo tempo, às evidências que temos do 
passado mais remoto.” (p. 19) 
 
1.1 Estrutura do Universo 
As galáxias, apesar de gigantescas, são a menor estrutura cósmica de grande escala, 
agrupam estrelas e material interestelar (gás, poeira, etc.) e se apresentam em três estruturas 
mais comuns (espirais, elípticas e irregulares). Nossa Galáxia, a Via Láctea é do tipo espiral e 
o Sol está situado em um de seus braços, onde se concentram as estrelas mais novas. 
As galáxias agrupam-se em aglomerados de galáxias devido ao exercício de atração 
gravitacional mútua, os aglomerados apresentam-se em tamanhos muito variados e exercem 
força gravitacional sobre outros aglomerados, como o aglomerado de Virgem sobre o do 
Grupo Local (onde se situa a Via Láctea). Além disso, aglomerados se agrupam em 
superaglomerados individuais e o da Via Láctea tem uma massa equivalente a 1 quatrilhão de 
massas solares. Por fim, a distribuição das galáxias forma filamentos, que são as maiores 
estruturas cósmicas. 
 
1.2 Como nasceu o Universo 
Exaustivos trabalhos de observação científica, como as de Edwin Hubble (1929) e 
Vesto Melvin Slipher (1912) apresentaram evidências de que o Universo está em expansão, a 
qual pode ser observada entre aglomerados de galáxias e galáxias do campo, com o aumento 
do espaço cósmico. 
Constatada a expansão atual - consagrada como ​Big Bang​-“...conclui-se que houve 
um momento em que ele estava diminuto e em condições físicas inimagináveis. Nada existia 
fora desse volume, espaço e tempo eram nulos.” (p. 22) e que ele deve ter em torno de 13 e 
14 bilhões de anos. ​Pergunta-se, hoje, se o processo de expansão, desencadeado pelo ​Big 
Bang​, continuará indefinidamente ou se em algum momento, um novo processo, reverso, 
“...recessivo e novo colapso ao estado conhecido como ​Big Crunch​.” (p. 22) e evidências 
(cálculos que consideram a densidade média das componentes do universo e da matéria) 
indicam que essa expansão pode continuar para sempre. 
Porém, os cálculos indicam que apenas a matérias visível não seria capaz de explicar 
os resultados alcançados, devendo haver um outro elemento, sobre a qual, a primeira 
evidência foi relatada pelo astrônomo Fritz Zwicky (1930), a matéria escura. Além disso, 
observações sobre a expansão do universo indicam que a velocidade de expansão está sendo 
acelerada, ainda não haveriam explicações para a aceleração cósmica. Composição do 
Universo (evidências atuais): 70% de energia escura, 25% de matéria escura e 5% de matéria 
normal, e em expansão contínua. 
Ao fim do tópico, é descrita uma reconstituição da história do Universo, acompanhada 
de texto e tabela. 
 
1.3 Evolução estelar e formação dos elementos 
Estrelas são formadas a partir do colapso de nuvens moleculares gigantes (onde a 
densidade é bem maior que o entorno) e cada uma das estrelas em formação acumula matéria 
por força gravitacional. Durante esse processo, poderá formar-se um sistema planetário a 
partir do disco de matéria que há em torno da protoestrela (embrião da estrela). A 
concentração de massas, aumento de temperatura e o equilíbrio das pressões externa 
(gravitacional) e interna (gás aquecido) possibilita a fusão nuclear e o embrião transforma-se 
em estrela, passando a gerar energia, fundindo hidrogênio e produzindo hélio, como o Sol, 
que estima-se ter 30 milhões de anos. “...as estrelas de grande massa são as mais 
significativas no processo de evolução química do Universo.” (p. 25). 
O diagrama de Hertzprung-Russel (H-R) sintetiza a evolução das estrelas (p. 25). 
Sobre a formação de elementos tem-se dois processos: a nucleogênese (elemento primordiais) 
que ocorreu uma única vez, em tempos anteriores ao ​Big Bang​; e a nucleossíntese (elemento 
químicos sintetizados em processos com os elementos primordiais. A fusão do H no centro 
das estrelas produz um caroço de He; a fundição do He produz carbono; “Estrelas com, no 
mínimo, oito massas solares conseguem fundir o C para produzir oxigênio (O), neônio (Ne), 
magnésio (MG, silício (Si) e ferro (Fe)”; elementos químicos mais pesados que o ferro são 
produzidos na fase de supernova das estrelas e quanto mais jovem for a estrela, mais rica em 
elementos pesados ela será. 
 
1.4 Características e origem do Sistema Solar 
“Todos os objetos que compõem o Sistema solar foram formados da mesma matéria e 
na mesma época. Isto confere ao sistema uma organização harmônica no tocante à 
distribuição de sua massa e às trajetórias orbitais de seus corpos.” (p. 26). 
Os planetas podem ser classificados em terrestres ou telúricos, jovianos ou gasosos, 
havendo ainda os planetas-anões. Os planetas terrestres possuem poucos ou nenhum satélites, 
enquanto os jovianos apresentam muitos e uma atmosfera espessa e composição e dinâmica 
parecidas com a do Sol, a diferença essencial entre eles se dá pela evolução química primitiva 
(materiais mais densos ou gigantes gasosos). 
Os modelos atuais sobre a formação dos planetas indicam que estes nascem da 
concentração de massa em partes do disco circunstelar que se forma e gira em órbita em torno 
de protoestrelas. “Nas proximidades do protossol, a temperatura ambiente crescia 
rapidamente com a contração, assim como a densidade e opacidade.” (p. 29) o que vaporizava 
elementos menos densos, e explicando a falta de elementos voláteis em planetas telúricos, 
que surgiram da colisão e união dos grãos de elementos que conseguiam resistir. Já os 
gigantescos planetas gasosos também se formavam pela união de matérias, mas em regiões 
onde elementos mais voláteis, como o gelo, e grãos coexistiam, por serem mais externas e 
frias. Ao se tornar uma estrela, o sol passou a gerar energia por fusão nuclear e a matéria 
gasosa remanescente foi afastada pela radiação e vento solar, o que dissipou a atmosfera 
primitiva dos planetas terrestres e os aqueceu. “Segundo modelos teóricos, em cerca de 100 
milhões de anos poderia ter-se acumulado 98% do material que constitui hoje o planeta 
Terra.” (p. 31), além disso, nele e em outros, atmosferas secundárias foram criadas por 
atividades vulcânicas, relacionadas ao aumento de temperatura ocorrido em seus interiores. 
Cada planeta sofreu diferenciação geoquímica, resultando num núcleo metálico, denso (Fe e 
Ni) envolto por um manto espesso composto por silicatos. 
 
1.5 Meteoritos 
A meteorítica é o ramo da Ciência que estuda esses corpos: “Meteoritos são 
fragmentos de matéria sólida provenientes do espaço. A imensa maioria de meteoritos, de 
tamanho diminutos, é destruída e volatilizada pelo atrito, por ocasião de seu ingresso na 
atmosfera da Terra.” (p. 32). Já aqueles maiores, que conseguem atingir a superfície terrestre, 
podem produzircrateras de grande impacto, como a do Arizona (Arizona, EUA) ou a Cratera 
de Colônia, coberta de sedimentos e habitada (uma das poucas - Palheiros, São Paulo, Brasil). 
“A importância no estudo dos meteoritos está na possibilidade de estabelecimento, com certa 
precisão, da cronologia dos eventos ocorridos durante a evolução primitiva do Sistema 
Solar.” (p. 35) 
A observação de trajetórias e comparações químicas, indicou o cinturão de asteróides, 
situado entre as órbitas de Marte e Júpiter, como o local de origem desses meteoros - bem 
como da Lua e de Marte. A classificação dos meteoritos é feita em classes e subclasses, 
conforme suas composições e estruturas. 
Dois aspectos da meteorítica são importantes para o entendimento da evolução 
primitiva do Sistema Solar: a significação dos meteoritos condríticos para o processo 
de acreção planetária e a significação dos meteoritos diferenciados em relação à 
estrutura interna dos planetas terrestres. (p. 34) 
 
Os meteoritos condríticos representam a maior fração das quedas observadas (86%), 
alguns de tipo ordinário (81%) e a menor fração de carbonáceos (5%), e são considerados 
corpos primitivos do Sistema Solar, de composição predominantemente formada por 
materiais metálicos. Excluídos alguns carbonáceos, todos os condritos possuem côndrulos 
(pequenos glóbulos) constituídos de minerais silicáticos, os quais, na Terra, surgem em altas 
temperaturas, nas profundezas do planeta, a partir da cristalização de líquidos silicáticos. 
Assim, é provável que os côndrulos formaram-se pela cristalização de pequenas gotas em 
altas temperaturas, que vagavam pelo espaço. É provável que os meteoritos condríticos 
tenham se originado da fragmentação de corpos parentais maiores, de composição mais ou 
menos homogênea.e sem terem sofrido diferenciação química. 
Dentre as quedas recuperadas, cerca de 14% delas são de acondritos, siderólitos e 
sideritos - “Esse meteoritos não condríticos correspondem a diversas categorias de sistemas 
químicos diferentes, formados em processos de diferenciação geoquímica, no interior de 
corpos parentais maiores do que aqueles que deram origem aos condritos (...)” (p. 35). 
Ao final da evolução dos corpos parentais, houveram colisões entre eles com a 
fragmentação em objetos menores e muitos desses fragmentos foram capturados pela atração 
gravitacional da órbita da Terra. 
 
Pela idade dos meteoritos diferenciados de 4560 milhões de anos, é evidente 
que naquela época já ocorrera acúmulo de material em corpos parentais cin 
dimensão suficiente para ensejar diferenciação geoquímica. Como corolário, 
os planetas terrestres também se formaram seguramente de acordo com esse 
cronograma. (p. 35) 
 
A medida das chamadas “radioatividades extintas” (como a quantidade de xenônio) 
permitiu limitar a 200 milhões de anos o processo de nucleossíntese que deu origem à 
maioria dos elementos que formam o Sol e os corpos planetários, que provém da explosão de 
uma supernova. 
 
1.6 Planetologia comparada 
 Os planetas telúricos tiveram uma evolução similar aqueles corpos parentais dos quais 
se fragmentaram os meteoritos diferenciados, de tal forma que, o núcleo dele deve ser 
metálico e o manto silicático. 
1.6.1 Planetas telúricos (ou rochosos) 
A Terra apresenta um conjunto de características únicas que possibilitam a existência 
e persistência de formas de vida: campo magnético que protege dos ventos solares; atmosfera 
secundária formada por gases liberados ao longo da história do planeta (hoje, nitrogênio, 
oxigênio e argônio); temperatura da superfície suficientemente baixa, permitindo a existência 
de água líquida e de vapor de água, que com outros gases provoca o efeito estufa, que por sua 
vez, possibilitam a existência da biosfera. 
A Terra possui fontes de energia interior, que condicionam a tectônica global, e fontes 
de energia externa, a radiação solar, que provoca movimentações na atmosfera e oceanos, 
modificando a superfície continuamente. 
A Lua é um dos maiores satélites do Sistema solar e o único da Terra e não apresenta 
atmosfera. Suas características geológicas são as seguintes: áreas claras, os mares, (​maria​) 
vastas planícies de composição basáltica (origem vulcânica e comuns na Terra); áreas 
escuras, terras altas (​highlands​), de relevo irregular e com a presença de um número relevante 
de crateras de impacto, rochas claras acinzentadas pouco comuns na Terra. Dentre as rochas 
coletadas na missão Apollo 11, as mais antigas mostram-se com idades acima de 4.000 
milhões de anos e as mais jovens 3.2000 milhões de anos. Tanto a Terra como a Lua 
passaram por violentos bombardeios por planetésimos e asteroides de diversos tamanhos no 
processo de acreção planetária, mas as dinâmicas superficiais da Terra apagaram a maioria 
destes registros. 
 
A hipótese mais provável da origem da Lua é a que propõe a ocorrência do impacto 
de um corpo de dimensões de Marte nos estágios finais de acreção planetária. (...). 
Parte do corpo impactante teria sido incorporado à Terra, enquanto outra, mesclada 
com material do manto terrestre, teria sido ejetada para uma situação orbital, 
formando a Lua. (p. 36) 
 
Três evidências suportam essa hipótese: a semelhança da composição química entre a 
Terra e a Lua, algo incomum entre planetas e seus satélites; a composição isotópica do 
oxigênio é similar na Terra e na Lua; a densidade da Lua é muito menor que a da Terra. 
A partir do Sol e organizando os planetas em ordem orbital, tem-se: 
Mercúrio ​- massa 5,5% da Terra e densidade pouco inferior, núcleo metálico, 
proporcionalmente maior que o terrestre, campo magnético mais intenso, depois da Terra. 
Geologicamente inativo (bem cedo), sem atmosfera densa e sem evidências de feições 
tectônicas ou tectônica de placas; 
Vênus - planeta mais semelhante à Terra, em tamanho e herança de elementos 
químicos, possui atmosfera densa secundária e relevo menos variado que o da Terra 
(topografia plana com ondulações moderadas e alguns planaltos). Deduz-se a convecção do 
manto pela existência de no mínimo 10 grandes plumas mantélicas ativas. Na atmosfera há 
uma enorme quantidade de gás carbônico, gerando um efeito estufa gigantesco e elevando a 
temperatura da superfície a aproximadamente 450ºC e condicionando o planeta à escassez de 
água. Evidências indicam a ação de plumas mantélicas que provocaram derramamentos 
basálticos, mas não há evidências diretas de uma tectônica global. Por fim, a erosão no 
planeta é pouco eficiente e lenta, sendo que 80% da superfície é plana e rochas basálticas 
estão presentes em 85% dela. 
Terra 
Marte ​- massa de 11% da Terra com atmosfera tênue e composta, sobretudo, por gás 
carbônico. A ação do vento determina os processos geológicos, havendo enormes campos de 
dunas, já a ação da água fica muito limitada, fato relacionado às temperaturas baixas do 
planeta, normalmente, abaixo de 0ºC. Além disso, também se observam calotas polares (gelos 
de água e gás carbônico). Os hemisférios marcianos se diferenciam muito: sul - relevo mais 
elevado e acidentado,repleto de crateras de impacto, superfície muito antiga; norte - enorme 
planície pontilhada por enormes vulcões, como o Monte Olimpus (600 km de base e 24 km 
de altura), superfície mais jovem. A litosfera de Marte deve ser relativamente espessa, pois 
suporta o crescimento de estruturas vulcânicas de enorme porte. 
1.6.2 Planetas jovianos (ou gasosos) 
 
...correspondem a enormes esferas de gás comprimido, de baixa densidade. 
Eles não possuem superfícies como os telúricos, mas podem apresentar, no 
máximo, uma camada de gás liquefeito. Júpiter e Saturno são gigantes 
gasosos formados principalmente por H e He, enquanto Urano e Netuno 
possuem cerca de 10% a 20% desses elementos. De qualquer forma, é 
possível observar diretamente apenas as partes mais externas de suas 
atmosferas e especular a respeito da natureza e das condições de seus 
interiores, onde as pressões existentes são tão grandes que ainda 
desconhecemos detalhes da Física que neles prevalece. (p. 43) 
 
Júpiter ​- agrega mais massa que todos os objetos do Sistema Solar juntos, exceto pelo 
Sol, é possível que tenha um núcleo rochosos, possui alguns anéis finos e muitos satélites, 
todos com superfícies sólidas, mas diferentes entre si. Dentre os maiores tem-se os galileanos, 
Io, Europa, Ganimedes e Calisto 
Saturno - A característica mais marcante do planeta são seus anéis, que são compostos 
por partículas rochosas, que predominam na região mais próxima de Saturno e partículas de 
gelo, mais abundantes na área mais externa do disco. Titan é o maior satélite de Saturno, 
sendo maior que Mercúrio, com atmosfera extensa, rica em metano e etano, e superfície com 
lagos de metano e relevo importante. Titan de assemelha ao que pode ter sido a atmosfera 
primitiva da Terra, o que desperta grande interesse científico e na busca por vida. 
Urano e Netuno - espécies de transição entre planetas gasosos e rochosos. Em suas 
atmosferas predominan hidrogênio (83%), hélio (15%) e metano e em seus núcleos pode 
haver uma região composta de rochas e gelo. 
1.6.3 Planetas-anões e corpos menores 
“Em 24 de agosto de 2006, a União Astronômica Internacional reclassificou Ceres, 
Eris e Plutão em uma nova classe, a dos planetas anões.” (p. 45) 
“Excetuando os satélites, os demais corpos pequenos que orbitam o Sol são 
classificados como corpos menores.” (p. 46): asteróides; objetos transnetunianos (que orbitam 
o sol a distâncias maiores que Netuno); cometas. 
1.7 Origem da hidrosfera e da atmosfera 
A Terra pode não ser o único corpo do Sistema Solar com água, mas é o único que o 
tem em estado líquido na sua superfície, o que, associado e condicionado por sua temperatura 
terrestre, torna possível a existência de oceanos, efeito estufa e, finalmente, da biosfera. 
Evidências apontam que a atmosfera e a hidrosfera terrestre são secundárias, sendo 
provável que parte importante delas tenha origem extraterrestre, por agregação de cometas, 
asteroides e outros objetos que se chocaram com o planeta durante a fase de acreção - “Do 
ponto de vista dinâmico, são os cometas que se apresentam como os melhores candidatos de 
fornecimento de água (...)” (p. 48). No manto, encontram-se minerais hidratados, 
carbonatados e material volátil de natureza diversa. 
A presença de água é relevante para a existência da vida e para a manutenção de uma 
temperatura mais amena. A atmosfera atual é composta de: nitrogênio, oxigênio, argônio, 
água, gás carbônico e outros gases. Já a primitiva devia ser mais rica em gases mais eficientes 
na geração do efeito estufa, metano e dióxido de carbono. Os maiores reservatório do ciclo 
biogeoquímico do carbono na Terra encontra-se nos oceanos, onde houve precipitação desse 
carbono atmosférico, na forma de carbonato de cálcio.