🌊 Nossos oceanos, um presente extraterrestre tardio?

Por Sylvain Laforet (Doutorando, Universidade de Lille) & Leroux Hugues (Professor das Universidades, Universidade de Lille).

A missão Habayusa2 trouxe para a Terra poeira do asteroide Ryugu em 2020. Esses poucos gramas de amostras, compartilhados entre equipes científicas ao redor do mundo, fornecem pistas sobre a origem da água em nosso planeta azul.


Entre os planetas do sistema solar, a Terra é a única que apresenta grandes extensões de água líquida em sua superfície. Compondo cerca de 70% de sua superfície, os oceanos permitiram o surgimento e desenvolvimento da vida. Mas de onde pode vir toda essa água? E quais foram os processos de formação dos oceanos?

Há cerca de 4,57 bilhões de anos, nasceu o Sistema Solar, a partir de uma nuvem de gás e poeira em rotação ao redor do jovem Sol. Ao longo do tempo, sob o efeito da gravidade e de múltiplas colisões, essa matéria gradualmente se aglutinou para formar os planetas... incluindo a Terra.


Vários cenários, que não são antagônicos, mas complementares, foram propostos para explicar a origem da água no que mais tarde se tornaria o planeta azul.

Um desses cenários sugere que a água estava presente dentro da própria matéria contida no disco protoplanetário que se agregou para formar nosso planeta. Nesse caso, a água poderia ter ficado presa na forma de pequenas inclusões fluidas nos minerais, ou presente diretamente na estrutura desses minerais, relativamente diluída de maneira uniforme.


Outra hipótese estipula que a água teria sido trazida para a Terra em um período posterior, por meio da queda de cometas ou asteroides ricos em água. Devido ao seu tamanho relativamente pequeno, em comparação com os planetas, os asteroides não sofreram eventos de alta temperatura que pudessem modificar sua química. Assim, pouco evoluíram desde sua formação, há 4,57 bilhões de anos.

Os asteroides, marcadores da gênese do sistema solar

Enquanto os planetas telúricos se formaram próximos ao Sol (entre 0,4 e 1,5 unidades astronômicas, uma unidade astronômica representa a distância Terra-Sol, cerca de 150 bilhões de quilômetros), os asteroides estão principalmente presentes em regiões mais distantes do Sol, notadamente no "cinturão principal" (2 a 4,5 unidades astronômicas).

Essas regiões mais frias são propícias à aglomeração de gelo de água e poeira silicatada, dando origem aos asteroides. Após sua formação, alguns asteroides migraram dentro do sistema solar, atingindo órbitas mais próximas do sol, semelhantes à da Terra: são os asteroides geocruzadores. Entre eles, o asteroide carbonáceo Ryugu (com 1 quilômetro de diâmetro) foi o objeto de estudo da missão espacial Hayabusa2 conduzida pela Agência Espacial Japonesa (JAXA) entre 2014 e 2020.




A sonda primeiramente estudou Ryugu de perto, para depois coletar amostras em uma manobra impressionante, antes de retornar à Terra. Assim, em 6 de dezembro de 2020, alguns gramas de poeira (5,4 gramas) desse asteroide pousaram na Austrália a bordo de uma cápsula, e foi com grande alegria que recebemos na Universidade de Lille uma pequena parte desse tesouro: alguns grãos, quase invisíveis a olho nu, talvez contenham respostas que permitam compreender a formação dos oceanos na Terra.

Observações em escala nanométrica no microscópio eletrônico

Nosso trabalho de pesquisa consiste em decifrar essa matéria celeste até a escala atômica, na busca por qualquer indício! O instrumento que usamos para explorar essa escala é um microscópio eletrônico de transmissão. Ele emite um feixe de elétrons que atravessa a amostra.

O sinal captado, resultante da interação entre essa matéria e o feixe de elétrons, nos fornece informações estruturais e químicas sobre os arranjos mineralógicos que a compõem. Essa técnica permite observar detalhes até a escala nanométrica, ou seja, um bilionésimo de metro, o que equivale a dividir a espessura de um fio de cabelo por 100.000.

A água "escondida" de Ryugu

Os estudos das amostras do asteroide Ryugu revelam que elas são relativamente secas, ou seja, contêm pouca água molecular H₂0. No entanto, essas amostras são compostas principalmente de argilas ricas em magnésio e ferro: elas representam mais de 70% do volume do asteroide.

Essas argilas são minerais com uma estrutura microscópica composta por camadas (que podem potencialmente abrigar moléculas de água), chamados de "filossilicatos". Eles contêm muitos grupos hidroxilas (-OH), que são intrinsecamente blocos de sua estrutura cristalina. Estes últimos são formados por oxigênio e hidrogênio, os mesmos átomos que constituem as moléculas de água.



Uma das razões para a presença de filossilicatos em pequenos asteroides remonta aos primórdios do Sistema Solar. Durante sua formação, há cerca de 4,57 bilhões de anos, as poeiras e gelos se aglomeraram gradualmente até darem origem aos planetas, asteroides e outros objetos celestes (cometas...).

Em asteroides de pequeno porte, como Ryugu, poeiras silicatadas anidras (desprovidas de água) coexistem com gelo de água. Logo após a formação do asteroide, este começa a aquecer devido às desintegrações espontâneas de elementos radioativos, o que faz com que o gelo de água derreta. Isso inicia um episódio de "alteração aquosa", onde essa água interage com os silicatos circundantes e forma os filossilicatos que observamos hoje em Ryugu.

Durante a formação da Terra, e pouco depois, grandes quedas de asteroides semelhantes a Ryugu puderam entregar quantidades abundantes de filossilicatos. Devido a eventos de alta temperatura na Terra, grupos hidroxilas (-OH) puderam se soltar da estrutura mineralógica das argilas, para formar moléculas de água:

Os intensos bombardeios de asteroides como Ryugu, sofridos pela Terra durante seus primeiros anos, teriam contribuído fortemente para a formação gradual dos oceanos.

Água... mas não só!

O asteroide Ryugu é constituído por mais de 70% de filossilicatos, mas também contém alguns porcentos de matéria orgânica (cerca de 5 a 7% em massa).

Essa matéria, composta por carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, abriga moléculas essenciais para o desenvolvimento da vida na Terra: os aminoácidos. Essas pequenas moléculas são os blocos elementares envolvidos na estrutura das proteínas. Embora presentes em pequena proporção em Ryugu, essa presença de aminoácidos sugere que os asteroides carbonáceos puderam trazer os ingredientes necessários para o desenvolvimento da vida na Terra há cerca de 3,8 bilhões de anos.

Fonte: The Conversation sob licença Creative Commons