Como nasce a água dos planetas? Experimento revela a criação da água

 O nascimento da água

A ciência ainda não sabe dizer como se formou a água que preenche quase todo o nosso planeta, por isso tem vigorado a ideia de que a água chegou na Terra vinda de outro lugar, eventualmente trazida a bordo de cometas e asteroides.

Ao comprimir e aquecer materiais análogos a "sementes" de planetas, o experimento demonstrou que as interações entre a atmosfera de um planeta jovem e seu oceano de magma geram água e dissolvem hidrogênio no magma fundido. [Imagem: Navid Marvi/Carnegie Science] 

Mas descobertas recentes de água presente em discos protoplanetários reacenderam a possibilidade de produção local da água em planetas rochosos, dando suporte à ideia de que a água da Terra já estava por aqui antes do nascimento do planeta.

Agora, Francesca Miozzi e Anat Shahar, da Instituição Carnegie para Ciência, nos EUA, finalmente trouxeram essas possibilidades para o âmbito experimental.

Pesquisas anteriores, usando modelagem matemática e simulações computacionais, demonstraram que as interações entre o hidrogênio atmosférico e os oceanos de magma ricos em ferro durante a formação de planetas podem produzir quantidades significativas de água.

No entanto, testes experimentais abrangentes dessa fonte proposta de água planetária não haviam sido realizados até o momento.

Outra hipótese é que a água da Terra pode ter sido produzida pelo vento solar atingindo poeira espacial. [Imagem: University of Glasgow]

Como planetas rochosos se formam

Miozzi e Shahar recriaram em laboratório as condições sob as quais essas interações entre o hidrogênio - representando a atmosfera planetária primitiva - e o magma de sílica rico em ferro - representando o oceano de magma em formação - ocorreriam em um planeta jovem.

Elas fizeram isso comprimindo amostras a quase 600.000 vezes a pressão atmosférica (60 gigapascal) e aquecendo-as a mais de 4.000 graus Celsius. Essas condições imitam uma fase crítica do processo evolutivo dos planetas rochosos, que se formam a partir do disco de poeira e gás que circunda uma estrela jovem no período posterior ao seu nascimento. A teoria é que esse disco protoplanetário acumula material, formando corpos que colidem uns com os outros, crescendo e se aquecendo, até eventualmente derreterem e se transformarem em um vasto oceano de magma.

Esses planetas jovens são frequentemente circundados por uma espessa camada de hidrogênio molecular (H2) que pode funcionar como um "cobertor térmico", mantendo o oceano de magma por bilhões de anos, antes que ele comece a esfriar.

"Nosso trabalho forneceu a primeira evidência experimental de dois processos críticos da evolução planetária inicial," relatou Miozzi. "Mostramos que uma grande quantidade de hidrogênio é dissolvida no magma e que quantidades significativas de água são criadas pela redução do óxido de ferro pelo hidrogênio molecular."

Habitabilidade dos planetas

Tomados em conjunto, esses resultados demonstram experimentalmente que grandes quantidades de hidrogênio podem ser armazenadas no oceano de magma enquanto a formação de água ocorre. Isso tem implicações importantes para as propriedades físicas e químicas do interior do planeta, com potenciais efeitos também no desenvolvimento do núcleo e na composição atmosférica.

"A presença de água líquida é considerada crucial para a habitabilidade planetária," disse Shahar. "Este trabalho demonstra que grandes quantidades de água são criadas como consequência natural da formação dos planetas. Ele representa um grande avanço na forma como pensamos sobre a busca por mundos distantes capazes de abrigar vida."

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