AULA 2_TEORIAS SOBRE A FORMAÇÃO DO

31/05/2013
GEOLOGIA GERAL
Aula 2
Teorias sobre a origem e Estrutura
do Universo
Prof. Alexandre Paiva da Silva
CCTA/UACTA/UFCG
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Origem e estrutura do Universo
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Origem do Universo
– Preocupação

–
central da humanidade
Origem das coisas
Origem mais fundamental




Origem do Universo  “Cosmos”
Cosmogonia vs Cosmologia
Fundamentos religiosos, mitológicos e filosóficos
A contribuição da Ciência
–
–
recente: Galileu Galilei (1564-1642)
antecedentes: gregos, chineses, egípcios, etc.
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GEOLOGIA

–
Cosmovisões da antiguidade
Cosmologia da Terra plana

–
Contemplar a face visível do Céu, da Terra, o mundo
dos mortos, além dos Reinos dos deuses e demônios
Cosmogonias: ambiente físico e cultural
 Egípcios  “ilha cortada por um rio, suspensa”
 Hindus  “ovo redondo com sete cascas concêntricas”
 Maias  “o Criador fez pessoas a partir de água e

milho”
Judaicos e Cristãos  “conexão da Terra com o
firmamento”  “Livro do Gênesis”
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Modelos Cosmológicos







Cosmologia da Terra Plana
Modelos Geocêntricos
Modelo Heliocêntrico
Modelo Galactocêntrico
Teoria do Big Bang
Modelo do Big Bang Inflacionário
Próximo Modelo...?
Origem do Universo
•Como se formaram os elementos químicos?
•Como se formaram as estrelas?
•Como se formaram os planetas do sistema solar?
•Qual a idade do universo?
•O universo está em expansão ou em contração?
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A ORIGEM DO UNIVERSO
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Big Bang e Universo – Parte 1
• O Big Bang  momento da explosão que originou o
Universo, entre 12 e 15 bilhões de anos
• A evolução do Universo iniciou-se após a explosão de uma
bola de matéria compacta, densa e quente (volume semelhante
ao do sistema solar)  eventos cósmicos, formando as
Galáxias, as Estrelas, os Corpos Planetários e a vida na Terra
• Esta evolução é conseqüência das reações nucleares entre
as partículas fundamentais do meio cósmico  formação dos
elementos químicos, através do processo de nucleosíntese.
– 1. Nucleosíntese durante o Big Bang
– 2. Nucleosíntese durante a evolução estelar
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Big Bang e Universo – Parte 2
1. Nucleosíntese Durante o Big Bang
• Durante a grande explosão, partículas subatômicas - como nêutrons (1n),
prótons (1H) e elétrons (e-) foram geradas;
• A partir do um centésimo do primeiro segundo, começou o resfriamento e a
expansão do Universo, dando condições para as reações nucleares que
formaram o elemento hidrogênio (H) e, em seguida o elemento hélio (He).
•Nesta fase, houve um momento em que a temperatura não era
suficientemente alta para manter estas reações, devido a expansão e ao
resfriamento contínuo. Isto ocasionou um grande resíduo de nêutrons que
sofreram decaimento radioativo à próton
•Os prótons (1H) e nêutrons (1n) residuais do Big Bang explicam a grande
abundância do hidrogênio (H) no Universo atual.
Big Bang e Universo – Parte 3
2. Nucleosíntese Durante a Evolução Estelar
• Quando um núcleo de uma estrela adquire uma certa quantidade de energia,
tem início uma série de reações nucleares:
• Com o contínuo processo de expansão e resfriamento do Universo, as
seguintes reações nucleares sucederam nas estrelas;
•Os elementos mais pesados do que o Li foram sintetizados nas estrelas.
Durante os últimos estágios da evolução estelar, muitas das estrelas
compactas queimaram e formaram C, O, Si, S e Fe.
• Elementos mais pesados do que o ferro foram produzidos de duas
maneiras: uma na superfície de estrelas gigantes e outra na explosão de
uma estrela super nova. Os destroços destas explosões, sofreram influência
de forças gravitacionais e produziram uma nova geração de estrelas.
• Entretanto nenhum desses destroços foram coletados por um corpo
central, alguns são coletados por pequenos corpos que entram em órbita em
torno de uma estrela. Estes corpos são os planetas, e um deles é a terra.
• Toda a matéria na terra, foi formada a partir da morte de uma estrela.
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Formação dos elementos químicos
NUCLEOGÊNESE: Formação de elementos químicos a partir da queima do He e
do H no interior das estrelas
Mg
Si
N
Fe
Fe
S
Fe
K
C
Ca
NUCLEOSSÍNTESE: Formação de elementos químicos a partir de novos núcleos
Estrutura do Universo
– Sucessão
hierárquica
Superaglomerados
Aglomerados
Galáxias
–
–
Primeiras galáxias há 13 bilhões de anos
Via Láctea a 8 bilhões de anos
Estrelas
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Origem do Sistema Solar
•Provavelmente de uma SUPERNOVA há 4,6 bilhões de anos.
•Com todos os elementos já existentes.
•A poeira estelar se condensou em alguns pontos.
•Formam-se as rochas = planetésimos.
•No centro da poeira formou-se uma grande estrela (dificuldade de
dissipar seu calor = Sol).
•Os planetésimos pelo fenômeno da ACRESÇÃO, formaram os
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protoplanetas, que formaram os planetas primitivos, inclusive a Terra.
Formação da Terra - Eventos
1º Contração da nébula (com poeiras e gases) pelas forças de atração
gravitacional das partículas que dela fazem parte;
2º Arrefecimento lento da massa, com aspecto achatado em torno de
uma massa muito densa e luminosa de gás, ao centro;
3º Condensação dos materiais da nébula a grãos de acordo com a sua
distância ao espaço intersideral;
4º Colisão de corpos maiores entre si e fusão com corpos menores por
meio da força de gravitação dos corpos, de forma a aumentarem de
tamanho tal como existem hoje no Sistema Solar;
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Formação da Terra - Eventos
5º Os materiais mais pesados e densos agruparam-se no centro da
terra perfazendo 1/3 da massa e no exterior ficaram os mais leves.
6º Formação dos continentes, a partir da solidificação constante de
lava, camada sobre camada, criando zonas de densidade diferentes
-As águas das chuvas, provenientes dos gases libertados pelos vulcões (vapor
de água), fragmentaram a “crosta primitiva”.
--As chuvas arrefeceram os materiais que se acumularam criando os oceanos
primitivos.
-Os gases provenientes do interior da terra deram início à formação da
atmosfera primitiva
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O planeta Terra...
 Terceiro
planeta
 Nebulosa
–
primitiva
“Grãos” de diferentes
composições químicas
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Distância em relação ao Sol
 Variável
–
órbita elíptica e não circular
 Revolução
–
365 d, 6 h, 9 min e 10 s
 Valores
– Periélio: 147 milhões de km
– Afélio: 152,5 milhões de km
– Médio: 149,7 milhões de km
Forma da Terra

Geóide  elipsóide de revolução
–
–

raio equatorial: 6.378 km
raio polar: 6.357 km
Assimetria em relação ao Equador
hemisfério norte: duas vezes mais áreas
Volume: 1,083 x 1012 km3
–
Área: 510 milhões de km2
Massa: 5,984 x 1029 = sextrilhões de t
Densidade: 5,52 g/cm3  mais denso
densidade das rochas: 2,5-3,0 g/cm3
implicações
materiais mais densos no interior
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Densidade, massa e volume
Volume: 1,083 x 1012 km3
Área: 510 milhões de km2
Massa: 5,984 x 1029 = sextrilhões de t
Densidade: 5,52 g/cm3  mais denso
densidade das rochas: 2,5-3,0 g/cm3
implicações
materiais mais densos no interior
Temperatura
Aumenta da superfície para o interior
1º C para cada 33 m  Grau geotérmico
não há proporcionalidade: ~ 6.000o C
Temperatura do solo
média: 14º C
mínima: -95º C
máxima: 76º C
Atmosfera secundária
-emanações gasosas: N, O e Ar
-água líquida e vapor: VIDA
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Características essenciais à vida na Terra
distância ao sol adequada à
formação e manutenção de
água
no
estado
líquido,
permitindo
a
reciclagem
contínua de CO2

estabilidade das condições
climáticas (Efeito estufa)

a Terra tem um volume e
densidade suficiente para reter
a atmosfera.

Estrutura da Terra - Rochas
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Estrutura da Terra
1) Crosta
2) Astenosfera
3) Manto (manto superior, manto inferior)
4) Núcleo (externo e interno)
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