Formação do Sistema Solar

Agrupamento de Escolas António Sérgio – V. N. Gaia
ESCOLA SECUNDÁRIA/3 ANTÓNIO SÉRGIO
BIOLOGIA E GEOLOGIA – Módulo 1 – 10º CTec
CURSO CIENTÍFICO-HUMANÍSTICO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS
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24/10/2013
Formação do Sistema Solar
Em 1755, o filósofo alemão Immanuel Kant
sugeriu que o Sistema Solar se teria originado a
partir de uma enorme nuvem de gases e finas
poeiras em rotação, uma ideia que não encontrou o
eco merecido na comunidade científica até algumas
décadas atrás. Diversas descobertas astronómicas
apoiam atualmente a proposta de Kant, de cuja
refinação resultou a teoria conhecida como
Hipótese Nebular. Os telescópios mais potentes
têm revelado que o espaço entre os diversos
sistemas estelares e galáxias não se encontra vazio,
mas sim preenchido difusamente por matéria
sobretudo gasosa - hidrogénio e hélio -, e alguma
sólida (um fino pó quimicamente semelhante às
rochas existentes na Terra). Em alguns pontos esta
matéria adensa-se, formando vastas nuvens
designadas por nébulas. Vejamos então como o
Sol e os planetas surgiram segundo a referida teoria
(fig. 1).
Há cerca de 4600 milhões de anos, a matéria
da Nébula Solar Primitiva (a "nébula-mãe" do
Sistema Solar) começou, pelos efeitos cumulativos
da rotação e da gravidade, a concentrar-se no
centro da nuvem, formando uma enorme e densa
esfera de gases e algumas poeiras - o proto-Sol.
Comprimido pelo seu próprio peso, o material dessa
proto-estrela tornou-se cada vez mais denso e
inevitavelmente quente. A certo momento, a
temperatura e a pressão atingiram valores que
despoletaram a fusão nuclear do hidrogénio. Nesta
reação, que prossegue nos dias de hoje e à qual se
deve a luz e o calor que suportam a Vida na Terra,
dois átomos de hidrogénio combinam-se (fundemse) para gerar um de hélio. Como este átomo tem
uma massa menor que a soma dos dois de hidrogénio, isso significa que parte da matéria inicial se
converte numa elevada quantidade de energia,
como Einstein preconizou com a sua famosa
equação E = mc2. Pode-se dizer que a proto-estrela
se incendiou, nascendo o Sol...
Embora a maioria da matéria nebular tenha
estado envolvida na formação da estrela, persistiu
em seu redor um disco rotativo de gás e poeiras.
Mais quente junto do Sol - e uma atração gravítica
mais intensa -, mais frio na periferia, geraram-se no
disco condições para uma condensação diferenciada
das partículas da nuvem.
Figura 1 –
Formação do Sistema Solar
Nas proximidades do Sol acumulou-se uma
maior quantidade de matéria, quimicamente mais
densa e com um ponto de fusão mais elevado (caso
do magnésio, do silício e do ferro). Com o
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arrefecimento do disco, as partículas aglutinaram-se primeiro em pequenos grãos sólidos e,
depois, em corpos com centenas de metros de diâmetro - os planetesimais.
A continuação deste processo - a acreção, basicamente a agregação de partículas ou
corpúsculos por condensação, atração gravítica e colisões - conduziu ao aparecimento de corpos
maiores, os protoplanetas. Estes, aumentando de dimensão e sofrendo um rearranjo interno
dos materiais constituintes, converteram-se nos planetas. Assim, os corpos que orbitam a menor
distância do Sol são genericamente rochosos, mais densos e pequenos (compactos) e, dado que
as temperaturas a que se formaram terão dispersado os elementos mais voláteis, possuem
atmosferas rarefeitas.
Quanto aos planetas formados na zona exterior da Nébula Solar, são compreensivelmente
mais gasosos (com um núcleo rochoso), ricos em elementos leves como o hidrogénio, hélio,
carbono e azoto (que escapam mais facilmente à influência gravitacional do Sol), pouco densos e
de grandes dimensões.
Como é que a Terra passou de uma simples amálgama de materiais - o resultado de uma
acreção errática - para um planeta com uma massa organizada em camadas distintas? A resposta
é o processo de diferenciação.
Os protoplanetas rochosos, em virtude do calor produzido pela contração gravítica,
colisões e desintegração radioativa, terão aquecido até aos 1000 °C na superfície e aos 5000 °C
no centro. Ocorreu, assim, uma fusão parcial destes corpos celestes, pelo que os elementos mais
densos terão afundado no seio de uma massa viscosa e ainda homogénea. Os elementos menos
densos, como o silício, o oxigénio e o carbono, migraram preferencialmente para a região
superficial, formando a protocrosta; a profundidades intermédias acumularam-se compostos de
silício, magnésio e ferro. Em suma, a diferenciação planetária fez-se de acordo com a densidade
dos materiais.
Figura 2 -
A diferenciação do protoplaneta resultou numa Terra com zonação interna.
Com a irradiação de calor para o Espaço e o fim da acreção. a Terra arrefeceu e
solidificou. A natureza dos materiais. a temperatura e as pressões determinaram que uma zona
da camada intermédia mantivesse alguma plasticidade. As correntes de materiais que aí se
estabeleceram, devido a gradientes térmicos, forçam ainda hoje o movimento e colisão das
placas que dividem a camada superficial do nosso planeta.
Paralelamente à diferenciação rochosa da crosta terá ocorrido a libertação de diversos
elementos leves sob a forma de gases. Essa lenta desgaseificação originou a primeira atmosfera
da Terra, composta por dióxido de carbono, vapor de água, amoníaco, metano e algum
hidrogénio. Desde então a atmosfera mudou bastante, numa evolução que tem acompanhado
de perto a da Vida (fig. 3).
“A verdade é como o Sol. Ela permite-nos ver tudo, mas não deixa que a olhemos” Hugo,
Victor
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FORMAÇÃO DO SISTEMA SOLAR
Figura 3
- Evolução composicional da
atmosfera terrestre. A diminuição do teor
em CO2 e o aumento do de O2 devem-se
ao aparecimento dos organismos
fotossintéticos.
Como qualquer outra teoria, a Hipótese Nebular é uma tentativa de explicação e não uma
resposta definitiva para o problema da origem do Sistema Solar, em contínuo aperfeiçoamento
com a acumulação de novos dados (necessários para, por exemplo, compreender a baixa
velocidade de rotação do Sol). Naturalmente, existem explicações alternativas. Uma delas,
catastrofista, propõe que os planetas surgiram com a colisão entre o proto-Sol e uma protoestrela mais pequena, soltando porções que se agregaram e evoluíram em corpos diferenciados
presos à gravidade do Sol; de tão simplista e incompatível com as observações mais recentes,
esta é uma teoria praticamente abandonada. Em contrapartida, temos de reconhecer que a
Hipótese Nebular é consistente com boa parte do atual conhecimento sobre os corpos do nosso
sistema e respetiva dinâmica, mecânica e geológica. O facto de:
- os planetas interiores serem notoriamente distintos dos mais afastados no que respeita
às dimensões, constituição e densidade,
- todos os corpos do Sistema Solar partilharem uma matriz química (C, H, O e N, entre
outros elementos) e terem presumidamente a mesma idade,
- os planetas apresentarem órbitas regulares, quase circulares, e movimento de rotação,
levam a maioria dos cientistas a crer que o Sol e os planetas se formaram de um modo similar ao
descrito neste texto.
“A verdade é como o Sol. Ela permite-nos ver tudo, mas não deixa que a olhemos” Hugo,
Victor
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