Leve o nosso planeta azul de longe, e poderá facilmente concluir que a Terra nada mais é do que um mundo de água. Mais de 70% da sua superfície é coberta por oceanos, a uma profundidade média de 3.700 metros. Ao longo de eras, essa água moldou continentes, construiu a nossa atmosfera e contém (algures nas suas profundezas) o berço da vida.
Para localizar a origem dos nossos oceanos, devemos começar com as matérias-primas
Hoje em dia, os nossos oceanos contêm milhões de formas de vida – desde bactérias a baleias azuis – e situam-se no centro da ecologia, clima e clima do nosso planeta. A água dentro dela impulsiona os ventos do mundo, transforma-se temporariamente em nuvens ou placas de gelo em vários locais, e liga os pólos através de lânguidas correntes marítimas profundas – processos que são todos reflexos do papel singular da água na absorção e deslocação da energia do Sol em torno do nosso planeta.
Por estas e muitas outras razões, no que diz respeito à vida, os oceanos são a Terra.
Mas estes oceanos nem sempre existiram no nosso planeta. E a água dentro deles é estranha, chegando aqui muitas centenas de milhões de anos após a Terra ter tomado forma pela primeira vez, há 4,5 mil milhões de anos. Nessa altura, a superfície do nosso planeta era um inferno irreconhecível – vulcânico e seco como osso.
A água dos nossos oceanos, a substância preciosa para todas as formas de vida e que veio a definir o nosso planeta, chegou em pedaços congelados do espaço durante um dos episódios mais violentos da história inicial do nosso planeta.
Há cerca de 5 mil milhões de anos, todos os ingredientes dos nossos oceanos flutuavam numa nebulosa planetária
Para localizar a origem dos nossos oceanos, devemos começar com os ingredientes crus. A água é a segunda molécula mais comum no universo e cada uma é feita a partir de dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio.
O hidrogénio provém dos momentos após a própria criação, o Big Bang. À medida que o universo explodiu em existência há 13,7 mil milhões de anos, alguma da energia que saiu da inimaginável bola de fogo começou a condensar-se em partículas e radiação.
Com os seus primeiros três minutos, alguns dos electrões e prótons recém-formados tinham abrandado o suficiente para se capturarem uns aos outros por atracção mútua. Todo o hidrogénio do universo foi feito aqui e, até hoje, continua a ser o átomo mais comum no universo.
Os átomos de oxigénio vieram milhões de anos mais tarde. À medida que o universo continuava a expandir-se, nuvens de hidrogénio aglomeraram-se e a sua atracção gravitacional mútua acabou por se tornar tão intensa que os átomos no centro das nuvens começaram a fundir-se em hélio. As primeiras estrelas nasceram e queimaram durante milhares de milhões de anos até o combustível hidrogénio nos seus centros se ter esgotado. Nessa altura, as estrelas sucumbiram e começaram a fundir o seu hélio.
Atraves de múltiplas fases de fusão, esta primeira geração de estrelas produziu muitos dos elementos pesados que conhecemos – desde o hélio ao ferro. Finalmente, a pressão gravitacional dentro delas não foi suficientemente forte para fundir os átomos pesados que tinham sido criados e as estrelas morreram em explosões que foram, momentaneamente, mais brilhantes do que o resto das galáxias em que existiam.
Os seus núcleos colapsaram numa densa colecção de partículas conhecidas como anã branca, enquanto as explosões criaram vastas nuvens circundantes de átomos de carbono, néon, enxofre, sódio, árgon, cloro e, crucialmente, oxigénio.
Esta região do espaço tornou-se a fábrica de todas as nossas moléculas de água
Os restos estelares, chamados nebulosas planetárias, estão entre os mais belos objectos do espaço. A radiação da estrela anã branca ilumina as nuvens de gás circundantes, produzindo cores fluorescentes vivas e os astrónomos foram movidos para lhes dar nomes evocativos como o Olho de Gato, Gémeos Estrela do Mar, Bola de Neve Azul, Esquimó e a Formiga.
Tudo há 5 mil milhões de anos atrás, todos os ingredientes para os nossos oceanos – todo o hidrogénio e oxigénio que acabariam como moléculas de água na superfície do nosso planeta – flutuavam na nebulosa planetária em que o nosso Sol nasceu, inflamando-se a partir de uma nuvem de gás hidrogénio em colapso.
Naquela nebulosa, bem fora do alcance da força gravitacional inexorável do jovem Sol que de outra forma as sugaria, moléculas e átomos flutuavam entre grãos de poeira muito maiores (grandes em termos atómicos mas ainda apenas um milionésimo da largura de um cabelo humano) feitos de carbono, silício e outros elementos.
Não havia muito à volta – apenas alguns milhares de átomos por centímetro cúbico e a maior parte disso era hidrogénio. Mas esta região do espaço tornou-se a fábrica para todas as nossas moléculas de água.
Cada molécula de água na Terra começou a sua existência precária num destes grãos de pó
As moléculas de água que estão agora nos nossos oceanos juntaram-se por acaso nestes grãos de pó de carbono e silício. O caminho que tomaram para lá chegar era dolorosamente lento e ineficiente.
Em média, um átomo de hidrogénio aterraria num grão de pó cerca de uma vez por dia mas, dada a sua pequena massa, os átomos saltavam frequentemente para longe dos grãos quase logo que aterravam. Os átomos de oxigénio tendiam a permanecer por mais algum tempo quando atingiam os grãos.
Atualmente e muito raramente, átomos tanto de oxigénio como de hidrogénio atingiriam estes grãos de pó e, ainda mais raramente, fá-lo-iam ao mesmo tempo e durante o tempo suficiente e estariam suficientemente perto do grão de pó para formar ligações químicas entre si.
Cada molécula de água na Terra começou a sua existência precária num destes grãos de pó, quando um átomo de oxigénio e dois átomos de hidrogénio se algemaram ao pó e começaram a partilhar os seus electrões exteriores na sua nova casa. Ao longo de centenas de milhares de anos, à medida que caía pelo espaço e colidia com mais hidrogénio e oxigénio, cada grão de pó adquiria sucessivas camadas de gelo, até ter duplicado de tamanho. Quando o sistema solar tinha um milhão de anos, já estava cheio de manchas de carbono e silício carregando o seu manto de gelo irregular e amorfo.
Sem uma atmosfera completamente desenvolvida, as moléculas de água escaparam da Terra e ferveram para o espaço
Eventualmente, esses grãos de poeira incrustados de gelo foram aproximados e coalesceram em grãos ligeiramente maiores. As partículas individuais cresceram, primeiro até alguns milímetros de diâmetro para formar pequenas pedras, que depois se combinaram sucessivamente em rochas, rochas, asteróides e, eventualmente, planetas. Todos os objectos que conhecemos no nosso Sistema Solar apareceram, como fênix, da dança aleatória das cinzas de uma estrela que tinha explodido em morte milhões de anos antes.
Antes que os oceanos pudessem chegar ao nosso planeta, o nosso planeta teve de formar.
Nos seus primeiros milhões de anos, um enorme disco de rochas e gelo orbitou o Sol. Foram necessários 20 milhões de anos para que a Terra (e outros planetas) se coalescesse daquele redemoinho de destroços. O nosso planeta primitivo, há 4,5 mil milhões de anos, era um lugar ferozmente quente. A superfície estava coberta de vulcões, grande parte do solo corria com magma derretido, e enormes rochas atingiram a superfície regularmente.
E choveu. E choveu. Possivelmente durante milénios
Uma das rochas colidentes tinha o tamanho de um pequeno planeta e o seu impacto arrancou um pedaço da crosta e do manto da Terra, que começou a orbitar o nosso planeta e tornou-se a Lua. Subterrânea na Terra, a decomposição dos elementos radioactivos produziu um enorme calor. Há uma razão pela qual estes primeiros quinhentos milhões de anos são conhecidos como a era Hadeana, nome dado ao Hades, o submundo infernal dos antigos gregos.
A maior parte, se não toda, a água na superfície da Terra nesta altura provinha das rochas e do gelo que tinham coalescido para a formar em primeiro lugar. Mas o planeta primitivo teve dificuldade em manter essa água. Sem uma atmosfera totalmente desenvolvida no lugar, as moléculas de água escaparam à Terra e ferveram no espaço.
Ninguém sabe quantos objectos atingiram a Terra e quanta água trouxeram
Durante todo o tempo, mais água estava a ser empurrada para a superfície pelos colossais processos geológicos que deram à Terra a sua estrutura interna. Elementos pesados como o ferro fluíam em grande parte para o centro, e as camadas distintas de crosta, manto e núcleo que hoje vemos começaram a formar-se. A água e outros compostos voláteis das rochas foram impulsionados para cima à medida que o manto arrefeciava. Os vulcões e outras fissuras na crosta permitiram que o vapor de água sobreaquecido escapasse para a atmosfera.
Durante 500 milhões de anos de vida, a atmosfera e a temperatura tinham estabilizado na Terra e o vapor de água que tinha sido conduzido para o ar começou a condensar-se. E choveu. E chovia. Possivelmente durante milénios. Se nada mais, o dilúvio narrado por inúmeras histórias míticas de criação correlaciona-se com o que aconteceu nos primeiros e tumultuosos anos da Terra.
A Terra tinha agora alguma água na sua superfície. Mas aqueles primeiros oceanos, esgotados pelas condições quentes da Terra hadeana, não continham quase a quantidade de água que vemos hoje no nosso planeta.
A maior parte dos nossos oceanos chegou de outros lugares. Ao mesmo tempo que o dilúvio chovia sobre a superfície da Terra, os planetas interiores do nosso Sistema Solar eram fustigados por cometas e asteróides que eram ricos em água alienígena. As provas destes acontecimentos, conhecidos colectivamente como o Bombardeamento Pesado Tarde, são gravadas na superfície da Lua.
b> Biliões de anos de avanço rápido e ficamos com um planeta desprovido de qualquer oceano de água líquida
Ninguém sabe quantos objectos atingiram a Terra e quanta água trouxeram. Mas este período de intenso bombardeamento durou de 4,5 mil milhões a 3,8 mil milhões de anos atrás e, no final dele, a Terra tinha todos os seus oceanos.
Exactamente de onde vieram estes cometas e asteróides é incerto. Uma forma de a resolver é examinar as proporções relativas de água pesada em cometas e asteróides que provêm de diferentes partes do Sistema Solar. A água pesada contém deutério, uma forma de hidrogénio que contém um neutron bem como um próton no seu núcleo.
Medições de alguns dos cometas mais recentemente estudados – incluindo Halley, Hyakutake e Hale-Bopp – mostram que têm o dobro da proporção de deutério na sua água, em comparação com a água dos oceanos da Terra.
No final de 2014, o mistério aprofundou-se com os primeiros resultados da missão Rosetta da Agência Espacial Europeia. A Rosetta tinha passado 10 anos a voar 300 milhões de milhas através do espaço para alcançar o cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, um dos cometas da família Júpiter.
Uma vez os nossos oceanos no lugar, o próximo desafio enfrentado pelo nosso jovem planeta foi agarrar-se a eles
Um espectrómetro a bordo encontrou aí cerca de três vezes mais água pesada (em comparação com a água normal) do que na Terra. Se estes cometas são representativos do sistema solar primitivo (e há poucas razões para pensar o contrário), então não poderiam ter fornecido a mesma água que está agora na Terra – e precisamos de continuar a procurar noutro lugar para encontrar a fonte última da água do nosso planeta.
Após os nossos oceanos estarem no lugar, o próximo desafio enfrentado pelo nosso jovem planeta era agarrar-se a eles. Acontece que o nosso planeta se encontrava no lugar certo. A Terra formou-se na zona habitável do Sol, uma distância da nossa estrela que não está nem demasiado perto nem demasiado longe para que exista água líquida na superfície. Como se precisássemos de um lembrete de como a nossa localização é afortunada, mesmo ao nosso lado no Sistema Solar são duas lições salutares.
Venus está mais perto do Sol do que a Terra, e muitas vezes citado como o nosso gémeo maléfico, um exemplo de como as coisas poderiam ter acontecido no nosso planeta se tudo tivesse corrido mal. A sua incapacidade de se agarrar aos oceanos é um exemplo chave – a intensa radiação solar neste planeta teria criado um mundo húmido depois de a água ter chegado ao Bombardeamento Pesado Final. O vapor de água teria chegado até aos pontos mais altos da espessa atmosfera do planeta.
Há provas de que a água fluiu na superfície do planeta vermelho em algum momento da sua história, mas não flui hoje
Quanto mais alta fosse a água, maior era a probabilidade de encontrar radiação ultravioleta energética vinda do Sol, pelo que cada molécula de água teria sido dilacerada em oxigénio e hidrogénio. O hidrogénio, sendo tão leve, teria então facilmente escapado para o espaço.
Fast-forward biliões de anos e ficamos com um planeta desprovido de qualquer oceano de água líquida.
Mars dá-nos o outro extremo, mostrando o que acontece à água que acabou demasiado longe do Sol durante o Bombardeamento Pesado Final. Quando não há energia solar suficiente para manter rios e oceanos de água em movimento, um planeta pode entrar num estado de glaciação fugitiva. As calotas polares de gelo expandem-se e, como o gelo de água é branco, os campos de água congelada reflectem quantidades crescentes da luz solar que aterra na superfície.
Num ciclo vicioso, isto faz com que o planeta fique ainda mais frio. Foi provavelmente isto que aconteceu em Marte, que orbita mesmo fora da zona de água líquida do Sol. Há provas de que a água fluiu na superfície do planeta vermelho em algum momento da sua história, mas não flui hoje.
Felizmente para nós, a Terra não enfrentou uma glaciação fugitiva nem a sua água ferveu inexoravelmente. Mil milhões de anos depois de ter entrado na sua vida, finalmente tinha todas as peças no lugar – uma atmosfera estável, uma posição perfeita no sistema solar e um ambiente clemente – para manter os vastos e definidores oceanos que hoje vemos.