Origem do planeta Terra

O estabelecimento e manutenção de condições ambientais adequadas à vida devem ser compreendidos no contexto geral da formação e

evolução do Universo, do Sistema Solar e da Terra

• As condições de habitabilidade do planeta variaram com o tempo ao longo da história da Terra.

Como saber?

Observação direta do Planeta

A Terra vista da Lua

O que revela a observação de

Meteoros?

O que revela a observação?

Telescópio

Hubble

O que revela a observação?

Sonda

Galileu em Júpiter

Galáxia

Grupo de Galáxias

Aglomerados de Galáxias

Superaglomerados de Galáxias

Paredes e Vazios

Universo

As Grandes estruturas do Universo

1010 anos luz

106 anos luz

107 anos luz

108 anos luz

109 anos luz

105 anos luz

• Esquerda neurônio de um rato • Direita: distribuição da matéria em um volume

cúbico de 2 bilhões de anos luz • http://www.visualcomplexity.com/vc/blog/?p=234

Mundos Sem Fim

A foto mais

abrangente feita a partir do Hubble.

Tamanho da Terra

Tamanho da Terra

Tamanho da Terra

Tamanho da Terra

Tamanho da Terra

• Lei de Titius Bodi

Origem do Sistema Solar

Hipótese mais aceita

A Explosão de uma estrela poderia criar nebulosas

Será que o sol será assim um dia?

• Nebulosa Helix: parece nebulosa

formadora de planeta.

• O núcleo estelar remanescente,

destinado a se tornar uma anã branca

brilha fazendo o gás fluorescer. Tamanho

2,5 anos luz. •

Nebulosa planetária Helix

• Fase final da vida de uma estrela do tipo do sol

• São camadas de gás ejetadas pela estrela

central. • Veja corpos com aspecto

de cometa.

• Esses corpos em forma de cometas possuem tamanho de diversos

bilhões de quilômetros – duas vezes o

tamanho do sistema solar, a cauda aponta para a estrela central

(Helix).

• In commemoration of NASA's Hubble Space Telescope completing its 100,000th orbit in its 18th year of

exploration and discovery, scientists at the Space Telescope Science Institute in Baltimore, Md., have aimed

Hubble to take a snapshot of a region of celestial birth and renewal.

• A região é uma tempestade de fogo de criação estelar, provavelmente

impulsionado pela explosão de uma supernova próxima.

Imagem de 10 de agosto de 2008,

Hubble's Camera 2. Vermelho = átomos de enxôfre verde = hidrogênio azul =

oxigênio

• Descoberta do isótopo de Mg26 em meteoritos condríticos sugere proximidade com uma supernova. Ondas de choque da explosão que formou a supernova arrancam pedaços da nebulosa que formarão o Sistema Solar.

• Porção Central da Nebulosa da Águia. Colunas de poeira e gás hidrogênio frias.

• Cocoons soterrados nessas colunas são locais de formação de estrelas.

• Nebulosa em Contração

• Ilustração das várias forças operando dentro dos cocoons que resultam na formação do disco solar em torno do proto-sol.

• Close up de 3 discos proto-planetários na Nebulosa Órion vistos pelo Hubble. Cada disco aparece com um buraco no meio onde está uma estrela fria em formação.

• Cada figura tem 12,07 dias-luz de largura (~3 x 1011km). • Os discos possuem aproximadamente 112 bilhões de km

de largura ou 8 vezes o tamanho do sistema solar.

• Concepção artística mostrando o proto-sol e o disco solar em formação. Note o material sendo ejetado no eixo de rotação correspondente a jatos de matéria.

• Discos de gás e poeira em torno de uma estrela recém-formada. • A figura de baixo mostra um jato irregular com 5

bilhões de km emanando de uma estrela escondida por poeira à esquerda. Esses jatos parecem ser resultado da dinâmica de formação da estrela.

Jato de plasma (Hubble)

• Disco de poeira ao redor da estrela Beta Pictoris vista no hemisfério sul.

• O disco é 10 vezes maior que o nosso Sistema Solar.

• O satélite astronômico de infravermelho (IRAS) lançado em 1983 detectou discos de acresção irradiando luz infravermelha em torno de mais de 50 estrelas.

• Esta é a estrela R Corona Borealis, vista no hemisfério norte. As diferenças de cor representam diferenças de temperatura.

Distância a partir do Sol e temperaturas

• °C + 273 = °K (Kelvin) ou 2000°K = 2000-273 = 1727°C

Seqüência evolutiva dos eventos de condensação em uma nebulosa solar

• °C + 273 = °K (Kelvin) ou 2000°K = 2000-273 = 1727°C

°C + 273 = °K (Kelvin) ou 2000°K = 2000-273 = 1727°C

• Processo de acresção formando planetesimais visto de um lugar entre Vênus e Terra.

• Concepção artística mostrando o resultado da colisão de asteróides.

• Meteorito Condrítico encontrado em Butha Qui, China, em 1980: baixo conteúdo metálico, côndrulos de olivina e piroxênio.

• Porção preta é fragmento de um meteorito carbônico C2 que teria sido alojado por colisão violenta. Muitos meteoritos possuem feições de choque (veios e brechas).

Líquidos em ambiente de gravidade zero

• Meteorito carbônico condrítico Pueblito de Allende caído no México em 1969. Idade 5 bilhões de anos.

Material mais antigo do sistema solar

Fotomicrografia do meteorito carbônico condrítico Pueblito de Allende. Composição: olivina e piroxênio, matriz com 5% de compostos de C e 1-2% de água.

Material mais antigo do sistema solar

• Meteorito rochoso condrítico caído em Ohio em 1860. • Cor marrom são os minerais olivina e hiperstênio e o material

metálico é ferro e níquel (até 20%) condensado da nebulosa solar. Sua distribuição uniforme indica que não sofreu diferenciação.

• Os asteróides encontrados entre Marte e Júpiter são considerados como a fonte dos condritos.

• Estas são diversas imagens do asteróide 951 Grapa

• Grapa fotografado pela espaçonave Galileu de uma

distância de 5300m. • Crateras menores

podem ter 100m. • O lado iluminado

mede 16 x 12 km. • Foi arrancado de seu

corpo parental a 200Ma.

• Contém olivina.

• O processo de acresção continuou além do estágio planetesimal construindo corpos com milhares de quilômetros os proto-planetas.

• Mercúrio ainda é marcado por esse período de formação de crateras. Muitas possuem picos centrais formados pelo impacto.

• Crateras muito antigas superpostas por outras mais jovens sugerem diversos períodos de formação.

• Região das Highlands do sul na Lua terrestre intensamente marcadas por crateras antigas e jovens.

• As bacias lunares foram inundadas por lavas basálticas após o evento de formação das crateras (esse basalto não está fraturado como as demais rochas da Highland lunar.)

Fusão do Planeta rochoso

Ferro afunda para o Centro

Planeta diferenciado

Gotas de Ferro Fundido

Distribuição homogênea de minerais

Camada de Ferro Fundido

Energia gravitacional aquece o planeta até 2000ºC

Núcleo externo de Ferro líquido

Núcleo interno de Ferro sólido Manto com

minerais ricos em Fe

Rochas leves da crosta

Formação da Lua (~ 4,5 bilhões de anos atrás)

Press et al. 2006

• Seção polida de um meteorito ferroso, caído em Odessa, Texas. • A superfície foi corroída com ácido para ressaltar o estado

cristalino octaédrico do Fe-Ni que se forma apenas com resfriamento muito lento (1°C a cada milhão de anos).

Material do núcleo

• Museu de História Natural Estocolmo: Seção polida de um meteorito ferroso, caído em Cape York, NE da Groenlândia. Um dos maiores já encontrados.

• O maior de todos, denominado Hoba, caiu na Namíbia e pesa 60 toneladas.

Material do núcleo

• Pallasito, meteorito ferro-rochoso, encontrado no Deserto do Atacama, Chile, 1822. Metal: liga Fe-Ni com traços de irídio e germânio. Silicato amarelo é olivina do tipo encontrado no manto da Terra. (limite Manto-núcleo).

material do manto inferior

• O pallasito Brenham (Kansas - EUA) consiste de nódulos de olivina em uma matriz de ferro de cor prateada. Esta amostra foi cortada em lâmina fina e polida para realçar suas feições.

• O pallasito Esquel: Museu de Geologia Oslo, Noruega

Acondrito encontrado no Kansas em 1948: fenocristais de enstatita com matriz de enstatita e olivina (9%) e pouco Fe-Ni. Não possui côndrulos, mostra recristalização da enstatita e textura brechada.

material retrabalhado da crosta

• Acondrito encontrado em Reckling Peak, Antártica: • tem composição basáltica e provavelmente se formou

quando um asteróide entrou em fusão 4,5 bilhões de anos atrás.

• O asteróide quebrou algum tempo depois e esse pequeno pedaço foi capturado pela atração gravitacional da Terra e caiu na Antártica.

material retrabalhado equivalente à crosta

• O processo de diferenciação também permitiu a formação da atmosfera, hidrosfera e talvez da biosfera.

O carbono teria emergido do interior da Terra a partir do material originalmente agregado, permitindo assim o aparecimento da vida.

• Diferença da nuvem de Oort e do cinturão de Kuiper

Cinturão Kuiper: o núcleo dos cometas são corpos gelados formados em porções externas do Sistema Solar. A passagem de planetas (Urano e Netuno), estrelas ou nuvens moleculares envia enxames de cometas para o Sol. A linha vermelha é a trajetória planejada para enviar uma espaçonave em 2006 ao sistema Plutão-Caronte em 2015 ,continuando depois no cinturão de Kuiper.

• Os cometas gelados formados além da órbita de Marte podem ser acelerados por Júpiter ou Saturno em direção ao Sol. Esse processo contribuiu para a formação de crateras.

Aparição de 1985-86. Foto tirada pela espaçonave Gioto que entrou na cauda do cometa aproximando-se até 600km do núcleo (visto nesta foto emitindo jatos de água e partículas de poeira). A superfície é preta e coberta com material carbônico e compostos orgânicos similares aos encontrados em meteoritos condríticos. O corpo elongado mede nesta foto 14,9 x 8,2km.

• A imagem colorida à esquerda mostra a complexa estrutura da coma (“cabeleira”), consistindo de camadas concêntricas de poeira e a cauda fina

emanando do cometa.

• A imagem do Hubble a direita, mostra o coração do cometa. A porção central da imagem foi preparada para enfatizar as variações na distribuição da poeira próximo do núcleo.

• Concepção artística mostrando a borda de um continente na Terra. A água poderia ser parcialmente proveniente de cometas que se chocaram com o planeta a mais de 4 Ga.

• As partículas microscópicas emitidas por cometas ao se aproximar do Sol possuem textura similar a flocos de neve. Essas partículas ao caírem na Terra poderiam ter constituído o material pré-biótico a partir do qual a vida se formou.

• Os vazios da partícula poderiam conter gelo.

Muitas das partículas de poeira interestelar – a maioria com um milésimo de milímetro de diâmetro – são ricas em moléculas orgânicas provenientes da nebulosa que formou o sistema solar.

• Meteorito condrítico carbônico Murchison com mais de 70 aminoácidos, a maioria não encontrada na Terra. Contém também o isótopo C13 considerado como formado apenas em supernovas.

• Aminoácidos são compostos orgânicos que constituem os “tijolos” básicos dos seres vivos

Estrutura de um aminoácido

Cadeia de aminoácidos

• O bombardeio por meteoritos e cometas nos primeiros 500 milhões de anos da Terra impediu o florescimento da vida.

• Evidências mais antigas de vida na Terra: • 3,9 bilhões de anos: rochas da Groenlândia

contém microfósseis e isótopos de carbono que poderiam ter pertencido a organismos vivos.

Origem da Vida

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