Como as colisões de asteróides e cometas atrasaram a evolução da atmosfera

Uma equipe liderada pelo Southwest Research Institute atualizou os modelos de bombardeio planetário com as informações geológicas mais recentes e, em seguida, aplicou esses modelos para entender como os efeitos afetaram os níveis de oxigênio atmosférico da Terra no período arqueano, 2,5 a 4 bilhões de anos atrás. Este conceito artístico ilustra a presença de grandes asteróides penetrando na atmosfera pobre em oxigênio da Terra. Crédito: SwRI / Dan Durda, Simone Marchi

O estudo descobriu que as colisões que interromperam o crescimento de oxigênio no planeta são mais comuns do que se pensava.

Entre 2,5 e 4 bilhões de anos atrás, uma época conhecida como éon arqueano, o clima da Terra pode muitas vezes ser descrito como nublado com a possibilidade de um asteróide.

Na época, não era incomum que asteróides ou cometas atingissem a Terra. Na verdade, o maior deles, com mais de seis milhas de largura, alterou a química da atmosfera primitiva do planeta. Embora tudo isso tenha sido geralmente aceito pelos geólogos, o que não é bem compreendido é a frequência com que esses grandes asteróides colidem e como os efeitos dos impactos afetaram a atmosfera, especificamente os níveis de oxigênio. Uma equipe de pesquisadores agora acha que tem algumas respostas.

Em um novo estudo, Nadia Drapon, professora assistente de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Harvard, fez parte de uma equipe que analisou vestígios de asteróides antigos e modelou os efeitos de suas colisões para mostrar que os ataques ocorreram com mais frequência do que se pensava, e pode ter sido atrasado quando o oxigênio começou a se acumular no planeta. Novos modelos podem ajudar os cientistas a entender com mais precisão quando o planeta começou a se mover em direção à Terra que conhecemos hoje.

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“O oxigênio livre na atmosfera é fundamental para qualquer organismo que usa a respiração para produzir energia”, disse Drapon. “Se não fosse pelo acúmulo de oxigênio na atmosfera, provavelmente não existiríamos.”

Uma equipe liderada pelo Southwest Research Institute atualizou modelos de bombardeio planetário para entender como grandes impactos, como o mostrado aqui, afetaram os níveis de oxigênio na atmosfera da Terra no período arqueano, 2,5 a 4 bilhões de anos atrás. Crédito: SwRI / Simone Marchi

O trabalho é descrito em ciências naturais da terra Foi liderado por Simon Marchi, um cientista do Southwest Research Institute em Boulder, Colorado.

Os pesquisadores descobriram que os modelos atuais de bombardeio planetário subestimam a frequência com que asteróides e cometas colidem com a Terra. A nova alta taxa de colisão indica que as colisões atingem o planeta aproximadamente a cada 15 milhões de anos, cerca de 10 vezes mais do que os modelos atuais.

Os cientistas perceberam isso depois de analisar registros do que pareciam ser pedaços de rocha comuns. Na verdade, são evidências antigas, conhecidas como bolas de impacto, que se formam em colisões de fogo sempre que grandes asteróides ou cometas atingem o planeta. Como resultado, a energia da colisão derreteu o material rochoso da crosta terrestre e o evaporou, liberando uma pluma gigante. Pequenas gotículas de rocha derretida naquela nuvem se condensam e solidificam, caindo de volta ao solo como partículas do tamanho de areia que se acomodam na crosta terrestre. Essas marcas antigas são difíceis de encontrar porque formam camadas na rocha que geralmente não são maiores do que 2,5 cm.

“Você basicamente faz longas caminhadas e olha todas as rochas que pode encontrar porque as partículas de impacto são muito pequenas”, disse Drapon. “Eu realmente senti falta deles tão facilmente.”

amostra esférica

Um estudo liderado pelo SwRI atualizou modelos de bombardeio baseados em minúsculas partículas de vidro, conhecidas como esferas de impacto, que preenchem várias camadas finas e separadas na crosta terrestre, com idades entre 2,4 e 3,5 bilhões de anos. Camadas de glóbulos – como a vista neste espécime australiano de 5 centímetros e 2,6 bilhões de anos – são sinais de colisões antigas. Crédito: Cortesia de UCLA / Scott Hasler e Oberlin / Bruce Simonson

Mas cientistas, como Drapon, tiveram sua oportunidade. “Nos últimos dois anos, foram encontradas evidências de uma série de efeitos adicionais que não haviam sido reconhecidos antes”, disse ela.

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Essas novas camadas globulares aumentaram o número total de eventos de colisão conhecidos durante o início da Terra. Isso permitiu que a equipe do Southwest Research Institute atualizasse seus modelos de bombardeio para descobrir que a taxa de colisão havia sido subestimada.

Os pesquisadores então modelaram como todos esses efeitos podem afetar a atmosfera. Essencialmente, eles descobriram, os efeitos cumulativos das colisões de meteoritos por objetos com mais de seis milhas de tamanho provavelmente criaram um reservatório de oxigênio que absorveu a maior parte do oxigênio da atmosfera.

Os resultados são consistentes com o registro geológico, que mostra que os níveis de oxigênio atmosférico variaram, mas permaneceram relativamente baixos no início do período arqueológico. Esse era o caso até cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, durante o fim desse período de tempo, quando o bombardeio diminuiu. A Terra então passou por uma grande mudança na química da superfície que resultou do aumento dos níveis de oxigênio, conhecido como o Grande Evento de Oxidação.

“Com o tempo, as colisões se tornaram progressivamente menos frequentes e muito pequenas para alterar significativamente os níveis de oxigênio pós-GOE”, disse Markey em um comunicado. “A Terra estava a caminho de se tornar o planeta atual.”

Drapon disse que as próximas etapas do projeto incluem colocar seu trabalho de modelagem em teste para ver o que eles podem modelar nas próprias rochas.

“Podemos realmente rastrear no registro da rocha como o oxigênio foi absorvido da atmosfera?” Drapun perguntou.

Referência: “Oxidação atmosférica tardia e variável devido a taxas de colisão mais altas na Terra” por S.Marchi, N. Drapon, T. Schulz, L. Schaefer, D. Nesvorny, WF Bottke, C. Koeberl e T. Lyons, outubro 21 2021, ciências naturais da terra.
DOI: 10.1038 / s41561-021-00835-9

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Annaliese Franke

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