Como Júpiter entregou fósforo e nitrogênio à Terra primitiva

Cientistas apoiados pela NASA apresentaram novas informações sobre como a Terra primitiva pode ter recebido elementos essenciais para se tornar habitável. Eles também propõem um novo papel para Júpiter na distribuição desses elementos pelo jovem sistema solar. O estudo, publicado hoje em Science Advances, investiga essa história analisando a razão entre fósforo e nitrogênio em meteoritos de ferro e em objetos mais jovens chamados condritos.

Debjeet Pathak Rice University

Nosso sistema solar formou-se de gás e poeira que giravam em torno do proto‑Sol há mais de 4,5 bilhões de anos. Esse material continha os ingredientes brutos para formar planetas, luas e, eventualmente, a vida como conhecemos. Nitrogênio e fósforo são dois elementos particularmente importantes para a vida.

No início, gás e poeira aglutinaram-se em corpos chamados planetesimais. Enquanto orbitavam o jovem Sol, esses objetos colidiram entre si em um ambiente caótico, gerando fragmentos que mais tarde foram incorporados a planetas e luas. Outros fragmentos sobreviveram como asteroides e, quando caíram na Terra e foram recuperados, como meteoritos, que oferecem uma janela para o sistema solar primitivo.

Condritos e meteoritos de ferro são duas classes distintas desses achados. Meteoritos de ferro são objetos densos e metálicos compostos principalmente por uma liga de ferro e níquel. Condritos são rochosos e correspondem à maioria dos meteoritos encontrados na Terra.

Cada tipo provém de planetesimais formados em épocas diferentes. A geração mais antiga deu origem aos meteoritos de ferro; uma segunda geração, surgida 2–3 milhões de anos depois, originou os condritos. Saber como e quando a Terra se formou é essencial para os astrobiólogos que investigam quando nosso planeta se tornou habitável.

A jovem Terra precisava de um suprimento de ingredientes da vida, incluindo nitrogênio e fósforo, inorgânicos essenciais, para que as primeiras células pudessem surgir. Entre cientistas há debate sobre a origem desses elementos: algumas evidências favorecem condritos do sistema solar externo que migraram para o interior e chegaram tardiamente à Terra. O novo estudo, porém, apresenta outro quadro.

Com experimentos de laboratório e modelos geoquímicos, a equipe reconstruiu um mapa das razões P/N no sistema solar primordial e achou diferenças entre a primeira (meteoritos de ferro) e a segunda (condritos) gerações de planetesimais.

Os experimentos e a modelagem indicam que, na primeira geração, a razão P/N era maior no sistema solar externo e diminuía rumo ao interior. Na segunda geração o padrão inverteu-se: maiores razões P/N no sistema interno.

A hipótese é que, enquanto a primeira geração se formava, houve um fluxo de material para fora que elevou a P/N no exterior. Em seguida, Júpiter formou‑se e cresceu, alterando essa dinâmica.

Rajdeep Dasgupta Rice University

Ao tornar‑se enorme em massa e influência gravitacional, Júpiter restringiu a migração de fósforo e nitrogênio do interior para o exterior. Assim, quando a segunda geração de planetesimais surgiu, os objetos do sistema interno ficaram com razões P/N mais altas que os do exterior.

“Para o nosso próprio sistema solar, a presença e a história de crescimento de Júpiter parecem ter desempenhado papel crítico na distribuição dos ingredientes químicos básicos necessários a mundos habitáveis”, disse Rajdeep Dasgupta, da Rice University em Houston, autor sênior do estudo. “Permanece em aberto se um orçamento de elementos essenciais à vida semelhante ao da Terra pode ser obtido sem um planeta do tipo Júpiter.”

Modelos de acreção geoquímica mostram ainda que a assinatura atual P/N da Terra é melhor explicada pelos planetesimais do sistema interno, quer aqueles ligados a meteoritos de ferro, quer os relacionados a condritos.

“O estudo sugere que a Terra adquiriu seu inventário dos elementos essenciais à vida, fósforo e nitrogênio, principalmente a partir do sistema solar interno, sem requerer uma contribuição substancial de condritos do sistema solar externo”, disse o autor principal do estudo, Debjeet Pathak, estudante de pós-graduação na Rice University.

Para mais informações sobre astrobiologia na NASA, visite: https://science.nasa.gov/astrobiology
Karen Fox / Molly Wasser Headquarters, Washington 202-358-1600 karen.c.fox@nasa.gov / molly.l.wasser@nasa.gov

O estudo fornece pistas sobre a origem espacial desses elementos básicos e sobre a cronologia dos processos que tornaram a Terra capaz de abrigar vida. Ao estudar meteoritos recuperados na Terra, os pesquisadores têm acesso a materiais que escaparam à reciclagem planetária e guardam registros químicos intactos. Diferenças nas idades e nos locais de formação dos planetesimais influenciam fortemente a composição química dos fragmentos que chegaram à Terra. Os modelos geoquímicos conjugam dados experimentais e observações de meteoritos para reconstruir variações radiais desses elementos no disco protoplanetário. Estudos complementares.