Como se formam os oceanos em Super Terras?

Ilustração mostra um exoplaneta gigante gasoso levantando no horizonte de um mundo alienígena aquático. Novas pesquisas sugerem que os oceanos das Super-Terras, uma vez estabilizados, podem durar por bilhões de anos. Crédito: David A. Aguilar (CfA).

Nós pensamos com frequência o quão fina a atmosfera terrestre é, ao imaginarmos nosso planeta como uma maçã, sendo a atmosfera menos espessa que a casca da fruta. Vemos como nosso vasto céu azul nos parece infinito de forma ilusória, uma vez que a maior concentração de ar reside dentro da altura de 60 km a partir da superfície, tornando-se demasiadamente rarefeita a medida que nos afastamos do nosso planeta em direção do espaço [1].

Recentemente, no 225^o encontro da American Astronomical Society (AAS) em Seattle, Laura Schaefer (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) realizou uma apresentação onde destacou que, como a nossa atmosfera, a água oceânica representa apenas uma pequena fração do nosso planeta.

De fato, uma pequena fração, mas suficiente o bastante para tornar nosso mundo habitável. Embora a água cubra cerca de 70% da superfície terrestre, este elemento constitui apenas um milésimo da matéria que compõe nosso mundo, predominantemente feito de rochas e ferro.

Dimitar Sasselov (CfA), coautor do artigo que trata esse tema, compara os oceanos terrestres como uma fina camada, fina como o embaçado que vemos no espelho do nosso banheiro causado pela condensação da água, quando tomamos um banho quente.

Contudo, recentemente, notícias destacaram que a água não é um fenômeno restrito a superfície da Terra [leia em: An Internal Source for Earth’s Water? ].

O manto terrestre, de fato, abriga uma larga quantidade de água, entranhada no subsolo pelas atividades do tectonismo das placas continentais e a subducção do piso oceânico.

Este diagrama do movimento das placas tectônicas do Byrd Polar and Climate Research Center mostra como a circulação manto fornece novo material rochoso à crosta através das fraturas médio-oceânicas. Nova pesquisa sugere que a circulação do manto também fornece água para os oceanos.

O que Laura Schaefer apresentou na AAS foi um relatório de simulações computacionais dos ciclos da água no planeta, que impedem que os oceanos terrestres desapareçam ao longo das eras.

Oceanos nas Super Terras

A de-gaseificação vulcânica do manto, principalmente nas falhas médio-oceânicas, fazem com que a água retorne à superfície enquanto a subducção devolve a água para o manto. O ciclo geológico da água mantém os oceanos ao longo por éons. A questão levantada pelos pesquisadores foi se ciclos semelhantes ocorrem em Super Terras e quanto tempo levaria um oceano para formar após o resfriamento da crosta do exoplaneta durante o seu período de formação.

Os resultados são encorajadores para aqueles que esperam encontrar oceanos estáveis em Super Terras. Exoplanetas com duas a quatro vezes a massa da Terra tem melhor performance na manutenção de seus oceanos que a nossa Terra em si. Os oceanos das Super Terras podem persistir por 10 bilhões de anos, a não ser que sejam destruídos pela fase de gigante vermelha de sua estrela hospedeira, quando esta deixa a sequência principal, no final de sua vida útil.

O maior exoplaneta estudado nos modelos computacionais (5 vezes a massa da Terra) levou um bilhão de anos para inicialmente formar seus oceanos. Esse tempo foi consequência de presença de uma crosta mais espessa e litosfera além do resultante atraso na de-gaseificação vulcânica.

Ainda não temos nenhum mundo para compararmos com a escala de tempo que a vida levou para se desenvolver aqui na Terra. Mas, se levarmos os modelos em consideração, conforme sugerido pelo time da CfA em Super-Earths Have Long-Lasting Oceans, seria aconselhável a busca por vida em Super-Terras mais antigas, aquelas com um bilhão de anos mais velhas que a nossa Terra, tem em vista o tempo maior que os oceanos se forma nestes mundos mais massivos.

Dimitar Sasselov explicou:

Leva um tempo considerável para que se desenvolvam os processos químicos relativos a vida, em escala global. Também demora bastante tempo para que a vida consiga modificar a atmosfera de seu planeta. Então leva algum tempo para que a vida seja detectável.

Consequentemente, uma vez que desenvolvamos a habilidade de estudar as atmosferas de exoplanetas ao nível dos mundos similares ao nosso, nós iremos encontrar surpresas também, dependendo de quão típica é evolução da vida como na Terra o foi. De qualquer forma, usar exoplanetas antigos como alvos para a busca pela vida complexa parece ser um procedimento racional, especialmente para Super-Terras onde a água superficial pode ser um recurso de desenvolvimento mais lento.

O artigo sobre o tema foi assinado por Laura Schaefer e Dimitar Sasselov, intitulado “Persistence of oceans on Earth-like planets”, American Astronomical Society, AAS Meeting #225, #406.04 (abstract).

Nota

[1] O raio da Terra é cerca de 6.378 km, ou seja, mais de 100 vezes maior que a espessura da atmosfera.

Fontes

CfA: Super-Earths Have Long-Lasting Oceans

Centauri Dreams:

• An Internal Source for Earth’s Water?
• Oceans on a Larger ‘Earth’

Artigo Científico

Persistence of oceans on Earth-like planets

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