Questão:
Como e por que os oceanos se formaram na Terra, mas não em outros planetas?
Kenshin
2014-04-16 10:55:56 UTC
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A Terra é o único planeta em nosso sistema solar que possui grandes quantidades de água. De onde vem essa água e por que há tanta água na Terra em comparação com todos os outros planetas do sistema solar?

Não há mais água em uma das luas de Júpiter? Sim, [Europa] (http://io9.com/theres-more-water-on-jupiters-moon-europa-than-there-5913104).
@naught101, Não me referi a luas na minha pergunta, referi-me a planetas.
Não vejo por que o processo seria diferente. Além disso, é provável que haja planetas em outros sistemas solares com oceanos de água de superfície, então uma resposta mais geral pode ser bastante útil.
+1 por se referir corretamente ao nome do planeta como Terra, não * a * Terra. Assim como não dizemos * o * Marte. :)
tenha em mente que os quatro gigantes gasosos têm muita água.
Na verdade, pensa-se que Vênus e Marte tinham oceanos exatamente como a Terra, mas que eles foram embora com o tempo por razões diferentes. Vênus era incrivelmente vulcânico e o CO2 e outros gases vulcânicos continuaram construindo uma atmosfera densa e a água simplesmente evaporou na atmosfera. Com Marte, tinha a ver com o campo magnético se desligando e expondo tudo ao vento solar e, como tinha apenas 1/10 da gravidade da Terra, já tinha uma atmosfera delgada para começar. A água atingiu seu ponto triplo e evaporou no espaço ou congelou em gelo.
Cinco respostas:
#1
+29
Chris Mueller
2014-04-16 21:39:04 UTC
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Sua suposição de que não há muita água em outras partes do sistema solar está incorreta. De acordo com o este artigo no site da NASA;

As missões nos últimos anos mudaram nossa visão de um sistema solar seco, retornando evidências crescentes de água abundante de uma vasta gama de localizações.

Os cometas dos cantos remotos do nosso sistema solar são feitos de água e outros gelados. Orbitadores, sondas e rovers revelam Marte como um mundo aquático em um passado distante - um mundo que hoje pode conter oceanos subterrâneos inteiros de água congelada.

Ele também aponta que

A lua de Júpiter, Europa, tem uma crosta de água congelada, cobrindo um oceano global espesso. Pelas estimativas atuais, tem duas vezes mais água do que todos os oceanos e rios da Terra!

A percepção de que o resto do sistema solar não tem muita água é provavelmente devido ao fato de que a Terra está na 'zona Cachinhos Dourados', onde a água pode existir em todas as três fases na superfície do planeta. As temperaturas no resto dos planetas do sistema solar são tão altas que só pode existir na fase de vapor ou tão frias que só pode existir no gelo na superfície ou líquido abaixo.

#2
+24
tobias47n9e
2014-04-16 21:09:45 UTC
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A água já estava presente quando a Terra se montou a partir do disco de acréscimo. A liberação contínua de vulcões transferiu a água para a atmosfera que estava saturada de água. E a chuva transferiu a água para a superfície.

Em comparação com outros planetas e objetos menores do sistema solar, a Terra tem uma grande vantagem. É grande o suficiente para evitar que as moléculas de água saiam do campo gravitacional e possui um campo magnético que impede a erosão atmosférica (Wikipedia). Isso se deve ao fato do núcleo externo da Terra ser líquido (líquido carregado em movimento = campo magnético). Marte provavelmente teve oceanos até que seu núcleo externo se solidificou tanto que a convecção foi interrompida. Depois que o campo magnético desapareceu, alguns milhões de anos de radiação solar removeram toda a atmosfera e os oceanos.

#3
+4
AtmosphericPrisonEscape
2016-01-15 00:02:13 UTC
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Uma questão importante a perceber é que a água deve ter sido muito abundante no disco protosolar, como Tobias já afirmou. Para expandir isso, quero apenas abordar brevemente as abundâncias atômicas que medimos na coroa do sol, como apresentado por um gráfico wikimedia-commons:

enter image description here (Nota lateral: Essas abundâncias se comparam bem com as Asplund2009 -abundâncias revisadas)
Nós acho que esses números são representativos da composição em massa do Sol, uma vez que só está queimando Hélio desde 4.567 Gyrs. Assim, geralmente se assume que a composição é primordial, ou aquilo com que o sistema solar começou.

Agora, vamos imaginar essa mistura atômica se acumulando ao redor dos jovens planetas terrestres e nos concentrar nos elementos mais abundantes H, He, C, N e O. Em um espesso envelope planetário, protegido por UV, a química de equilíbrio irá Então se formará um monte de $ H_2 $, Ele ficará inerte e C, N, O tentará reagir com o Hidrogênio, simplesmente porque o número de encontros é muito maior com isso, do que dentro do grupo CNO. Algum CO se formará, já que esta é uma molécula muito estável. Mas conforme C se esgota, e nossa nebulosa protosolar tem $ C / O \ aproximadamente 0,5 $, ainda há muito oxigênio restante. Assim, ele inevitavelmente se combinará com $ H_2O $.

O resultado é que esperamos que haja realmente muita água ao redor dos discos formadores de planetas.

A fuga ou destruição da água após este período, no entanto, aparentemente também é muito eficiente, e outras respostas tocaram na retenção de água na Terra. Então, na verdade, os astrônomos no momento se perguntam "para onde foi toda a água?"

#4
+1
The_Sympathizer
2019-07-22 16:34:40 UTC
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Os oceanos se formaram em outros planetas rochosos - pelo menos Vênus e Marte e, além disso, muitas luas de Júpiter e Saturno também.

O problema é o dos dois outros " uberplanetas " terrestres que tinham oceanos - ou seja, os mencionados Vênus e Marte - eles os perderam, mas de maneiras diferentes.

Em Vênus, o que aconteceu parece ter sido que, sintetizando as melhores teorias e evidências até agora, à medida que o Sol ficava cada vez mais quente como resultado da evolução estelar da sequência principal natural, o planeta essencialmente deixou o zona habitável. Os oceanos evaporaram e foram perdidos para o espaço. A maneira como funciona é que, à medida que o planeta se aquece, o conteúdo de vapor de água na atmosfera aumenta e parte desse vapor sobe para o topo da atmosfera. No topo, o fluxo UV começa a quebrar (fotodissociação) as moléculas de água, liberando o hidrogênio, que então escapa facilmente porque sua energia de gravitoionização é muito baixa (para Vênus, com uma velocidade de escape de 10,36 km / s, é semelhante para a Terra - removendo uma $ \ mathrm {H} _2 $ molécula, uma massa de ~ 3,4 yg, custa 0,18 aJ ou 1,1 eV, que pode ser facilmente fornecida por fótons , vento estelar ou outros fatores. Retirar o hidrogênio nascente [monoatômico], se isso pudesse acontecer sem a molecularização, leva a metade disso.). O resultado final é uma atmosfera rica em oxigênio (oxigênio quase puro) a uma pressão muito alta, embora as reações químicas com a rocha abaixo possam destruir parte disso.

Mas como você pode notar, a atmosfera atual é principalmente dióxido de carbono, com uma temperatura de superfície muito alta e, portanto, embora o acima seja bastante plausível, devemos nos perguntar como essa atmosfera foi obtida. Bem, aqui está a coisa. Bem como a Terra, Vênus provavelmente teve placas tectônicas no início de sua história, quando teve oceanos. A água do oceano parece ser um componente necessário da atividade das placas tectônicas em planetas pelo menos do tamanho da Terra, agindo como uma espécie de "lubrificante" e, sem ela, as placas tectônicas não podem operar. Portanto, uma vez que a água evaporou de Vênus, qualquer tectônica que ela tivesse teria parado.

A cessação das placas tectônicas, embora possa não parecer muito para os não iniciados (e daí? Os continentes param de se mover, e você para de ter terremotos?), é realmente catastrófico para este tipo de planeta. Veja, as placas tectônicas fazem mais do que apenas mover continentes, montanhas e terremotos. O que ele faz de maneira crucial é servir como uma espécie de "válvula de liberação" para o calor que está sendo gerado dentro do planeta como resultado da decadência dos radionuclídeos primordiais misturados com as rochas do manto (principalmente $ ^ {238} \ mathrm {U} $ ). Isso ocorre porque, em zonas de propagação, o material do manto quente escorre (a Islândia é um bom exemplo terrestre de onde esse processo acaba saindo da água e pode ser visto a olho nu - youtube se você for muito pobre para viajar ), e nas zonas de subducção, vulcões são criados, como no Anel de Fogo do Pacífico na Terra. O material liberado transfere o calor para a atmosfera e, portanto, em última análise, ele é irradiado para o espaço, liberando assim o calor interno. Sem esse processo, o calor é liberado com muito menos eficiência - essencialmente apenas por condução através do solo, o que é terrível.

Como resultado, quando você perde a tectônica, o calor radioativo começa a se acumular no interior e a temperatura do manto começa a subir consideravelmente. E quando isso começa, eventualmente, algo tem que acontecer. E o que "dá" não é bem compreendido, mas parece ser que a tectônica é reiniciada por um "curto" tempo "com vingança", ou que começaram erupções de inundação basáltica generalizadas, ou alguma combinação dos dois. Em qualquer caso, o resultado é um rápido - em uma escala geológica, é claro, na verdade cerca de 100 milhões de anos - "evento de ressurgimento global" resultando em uma ou uma combinação de subducção / substituição total da crosta antiga (portanto, é consideravelmente mais rápido taxa de movimento tectônico do que na Terra - para reciclar toda a sua crosta acima de 100 Myr levaria o movimento da placa da ordem de 20 cm / ano, onde o movimento mais rápido da placa [Índia] nos últimos tempos foi de apenas 4-6 cm / ano) , ou seu soterramento progressivo em fluxos semelhantes aos das Armadilhas Siberianas, provavelmente de fontes de ventilação múltiplas, estendendo-se por um período longo o suficiente para cobrir pelo menos todas as áreas baixas. Em ambos os casos, ocorre a liberação generalizada de gases vulcânicos, que incluem principalmente dióxido de carbono, e que rapidamente converte a atmosfera em um estado de "estufa descontrolada" como vemos no planeta hoje. O último GRE em Vênus foi concluído por volta de 500 Ma, e pode ter havido mais até o momento em que teve oceanos pela última vez, e é possível que a espessura atual tenha sido o resultado de tal cadeia de episódios em vez de apenas um .

Os oceanos em Marte, por outro lado, parecem ter sofrido um desaparecimento mais silencioso. Neste caso, parece que o principal problema era que o planeta era simplesmente muito pequeno, e a causa não era o resultado de mudanças externas na forma do Sol, mas sim internas. Como resultado de sua falta de tamanho e, portanto, de massa, havia menos calor primordial dentro do núcleo e uma carga de radionuclídeo menor para manter a temperatura interna. O interior teria esfriado a ponto de seu núcleo de ferro congelar completamente, e isso desligou o dínamo magnético planetário, que sabemos que existiu no passado graças a ainda hoje existirem pequenas áreas de magnetização "fossilizada" na crosta devido à rica concentrações de minerais de ferro magnetizáveis.

E isso é um problema porque o campo magnético em um planeta terrestre serve ao propósito de desviar o vento solar da atmosfera. Sem ele, o vento atinge diretamente a atmosfera e começa a "estourar", ou soprar, para longe. Assim, Marte perdeu sua atmosfera em um efeito semelhante a uma cauda de cometa, e com isso também se foram os oceanos graças à queda de pressão resultante. O que restou foi a pequena quantidade de dióxido de carbono pesado (e, portanto, difícil de remover). Nenhuma estufa descontrolada foi produzida porque a situação térmica no interior era exatamente o oposto - não estava superaquecendo, mas sim, estava esfriando.

Geralmente, desde que o material do qual você forma planetas - ou seja, o proplyd da estrela - tenha quantidades consideráveis ​​de água, como normalmente é o caso, os planetas formarão oceanos graças ao processo de diferenciação química que leva ao acúmulo de uma superfície reservatório. Na verdade, em muitos casos, eles podem formar muito mais oceano, como vimos pela observação de sistemas planetários extra-solares com planetas que poderiam ter camadas de "oceano" com centenas de km de espessura (tecnicamente, isso seria apenas líquido oceano adequado até cerca de 100 km ou mais - nesse ponto, a pressão torna-se alta o suficiente [embora a profundidade precisa dependa da gravidade local] para congelar a água por compressão [pressão de aproximadamente 1 GPa, para comparação, as Marianas na Terra, a 10 km de profundidade estão em torno de 100 MPa], e o resto da camada abaixo desse ponto são várias fases de alta pressão do gelo), portanto, nenhuma terra nua. Tudo depende do conteúdo de água do material que o forma, e isso é bastante variável.

(Pode-se, na verdade, considerar certas luas de Júpiter e Saturno como exemplos do Sistema Solar deste tipo de planeta composição, apenas em um tamanho muito reduzido, pois os exemplos extrasolares estão ao norte de uma massa terrestre ( $ 6000 \ \ mathrm {Yg} $ ).)

Esta é uma resposta agradável e detalhada, mas leve em consideração que a história do "campo magnético protege a atmosfera" não é suportada pelos dados atuais. Veja um artigo recente http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1093/mnras/stz1819 e refs na introdução. Também pergunte: Você está ciente de algum modelo de evolução geológica + atmosférica que pode reproduzir quantitativamente as histórias apresentadas por você sobre Marte / Vênus? Sem base quantitativa, afinal são apenas isso ... histórias.
@AtmosphericPrisonEscape: Seu artigo vinculado não parece realmente destruir o impulso geral da ideia, mas sugere que é um pouco simplista e adiciona mais detalhes, mais interessantes. Lendo o link, um campo magnético forte o suficiente _will_ desviará o vento estelar de fato, e à medida que enfraquece essa proteção vacila, exatamente como eu venho dizendo. Mas o problema é que, aparentemente, de acordo com o papel, uma vez que ele cai além de uma certa força, mas antes de chegar a zero, ele na verdade adquire um efeito _antagonista_ onde _assiste_ o vento estelar em esvaziar a atmosfera.
Assim, se você pensar em uma curva que tem "força de campo magnético" no eixo xe "capacidade de proteção" no eixo y, ela se pareceria com uma "curva de tigela" - começa em zero, vai _diminui_ em capacidade _negativa_ é prejudicial), atinge um mínimo, então dá meia-volta e começa a subir novamente e depois passa de zero para a capacidade de proteção positiva (de fato protegendo).
Além disso, o momento preciso e onde isso acontece, ou seja, a forma da tigela, depende da força do vento. Claro, também pode ser que talvez Marte _iniciou_ com campo na faixa antagônica, e eu acredito que o vento Solar no Sistema Solar primitivo foi mais forte também - não tenho o atm completo em papel acessível.
@AtmosphericPrisonEscape: Também encontrei este material: https://www.lpi.usra.edu/vexag/meetings/archive/vexag_4th/nov_2007/presentations/bullock.pdf falando sobre Vênus, dá um esboço pelo menos semelhante a aqui, embora com apenas um evento resurfacing. Mas não tenho certeza de qualquer simulação de formação para presente de qualquer modelo, se você tiver referências sobre qualquer um que tenha sido feito que você conheça, talvez com um cenário _diferente_, eu gostaria de vê-lo e então talvez pudesse revisar o responda com algo melhor apoiado por evidências mais fortes.
Além disso, essa postagem parece que foi feita uma _lil_ farpa com a _repetida_ dobrando em "histórias" e "afinal apenas isso ... histórias". Você pode (e deve!) Desafiar meus * argumentos *, mas não vou aceitar esse tipo de lixo, onde parece que você está jogando * o tom *, colocando um pequeno ponto nisso, usando um torno e cinzele um lil assim, quando não houver necessidade disso. Claro, talvez eu esteja errado nessa avaliação de sua intenção e se sim, vou retratar a referida acusação, mas é o que parece.
Meu tom foi o mais neutro possível, cabe a você interpretá-lo mal. "História" é uma forma particular de ver como se escreve um artigo científico, tendo consciência de uma certa relação estreita com as 'histórias' jornalísticas - daí aquela escolha de palavras. Sim, o artigo que vinculei tenta transmitir que a perda de massa em função da magnetização planetária tem um máximo global, neste caso a 30 nT, para um corpo semelhante a Marte. Acho que é uma formulação mais simples do que o artigo faz. Isso destrói a noção de "nenhum campo magnético -> perda massiva", que ainda é ouvida em muitos debates da ciência popular.
Algo que não tem acesso pago é o trabalho no site de H. Gunell https://www.herbertgunell.se/research_escape.php (também tem uma história em quadrinhos legal) onde eu recomendo a leitura do artigo, é muito simples, mas dá os fundamentos da física de uma maneira muito agradável. Com relação à 'modelagem global', só estou ciente do trabalho do grupo de Viena, http://adsabs.harvard.edu/abs/2018A%26ARv..26....2L, e sei que eles têm problemas com as restrições geoquímicas em seus modelos, é por isso que perguntei.
@AtmosphericPrisonEscape Obrigado pela primeira parte, foi a parte "são apenas isso ... histórias" no final, _combinada_ com as referências anteriores, que meio que me fez pensar algo. Não servia para nenhum uso, mas era assim que aparecia no todo. De qualquer forma, vamos abandonar isso e ir para as coisas boas - você tem dados e gráficos como, digamos, o que então o campo magnético teria sido no início de Marte e como ele evoluiu ao longo do tempo? Por exemplo. se começou em mais de 30 nT e caiu para isso e abaixo com o tempo?
Como se tivesse começado muito mais alto, digamos, mais perto da Terra, então ainda parece que o esboço geral funciona, mas se já começou no regime antagônico desde o início, então sim, a história é rejeitada à força de evidências empíricas.
Infelizmente, não estou muito familiarizado com a literatura sobre os primeiros dínamos terrestres. Mas os poucos artigos que conheço me dizem que os modelos e as evidências geológicas não funcionam até agora. Não tenho muito tempo para ler muitos artigos no momento, mas outro nome que pode ajudá-lo a encontrar números razoáveis ​​é B. Ehlmann. Ela faz muitos trabalhos sobre a história geológica de Marte e tem este excelente gráfico de visão geral em Ehlmann et al. 2011 (fig. 4, também pesquisável no Google).
AilikwkducCMT: thx.
#5
-1
Prince Mahad
2016-05-08 17:22:54 UTC
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Na verdade, a água nunca esteve presente na Terra antes de sua criação e isso é certo.

Os astrônomos perceberam que existem duas fontes prontas: cometas e asteróides, o cascalho do sistema solar espalhado entre rochas planetárias. A principal diferença entre os dois é que os cometas normalmente têm uma concentração maior de ingredientes que evaporam quando aquecidos, sendo responsáveis ​​por suas icônicas caudas gasosas. Os cometas e asteróides podem conter gelo. E se, ao colidirem com a Terra, eles adicionassem a quantidade de material que alguns cientistas suspeitam, tais corpos poderiam facilmente ter fornecido o equivalente a água dos oceanos. Conseqüentemente, cada um foi apontado como um suspeito no mistério.

Julgar entre os dois é um desafio, e ao longo dos anos o julgamento científico tem oscilado de um para o outro. No entanto, observações recentes de suas composições químicas estão inclinando a balança para os asteróides. Os pesquisadores relataram no ano passado, por exemplo, que as proporções das diferentes formas de hidrogênio nos asteróides parecem corresponder melhor ao que encontramos aqui na Terra. Mas as análises são baseadas em amostras limitadas, o que significa que há uma boa chance de ainda não termos ouvido a palavra final

Referências / citações melhorariam esta resposta
"A água na verdade nunca esteve presente na Terra antes de sua criação e isso é certo." Bem, essa é uma afirmação que não posso contestar ... :-)
Downvote: "Na verdade, a água nunca esteve presente na Terra antes de sua criação e isso é certo." A água estava e está em toda parte no universo, já que O e H são muito abundantes e H2O se forma facilmente.
a terra não estava presente antes da criação, mas todos os blocos de construção, incluindo a água, estavam presentes na nuvem de poeira que se tornou o sistema solar.


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