A Terra é o terceiro planeta do Sol, e o único lugar que conhecemos até agora que é habitado por seres vivos. Enquanto a Terra é apenas o quinto maior planeta do sistema solar, é o único mundo do nosso sistema solar com água líquida na superfície. Apenas ligeiramente maior que a vizinha Vénus, a Terra é o maior dos quatro planetas mais próximos do Sol, todos eles feitos de rocha e metal.
O nome Terra tem pelo menos 1.000 anos de idade. Todos os planetas, exceto a Terra, receberam o nome de deuses e deusas gregas e romanas. No entanto, o nome Terra é uma palavra germânica, que significa simplesmente “o solo”.
Com um raio de 3.959 milhas (6.371 quilômetros), a Terra é o maior dos planetas terrestres, e o quinto maior planeta em geral. De uma distância média de 93 milhões de milhas (150 milhões de quilômetros), a Terra é exatamente uma unidade astronômica distante do Sol, pois uma unidade astronômica (abreviada como AU), é a distância do Sol à Terra. Esta unidade fornece uma maneira fácil de comparar rapidamente as distâncias dos planetas em relação ao Sol.
A luz do Sol demora cerca de oito minutos para chegar ao nosso planeta. À medida que a Terra orbita o Sol, ela completa uma rotação a cada 23,9 horas. Leva 365,25 dias para completar uma volta ao redor do Sol. Esse quarto de dia extra apresenta um desafio ao nosso sistema de calendário, que conta um ano como 365 dias. Para manter nossos calendários anuais consistentes com nossa órbita ao redor do Sol, a cada quatro anos nós adicionamos um dia. Esse dia é chamado de dia bissexto, e o ano em que é adicionado é chamado de ano bissexto.
O eixo de rotação da Terra é inclinado 23,4 graus em relação ao plano da órbita da Terra ao redor do Sol. Esta inclinação provoca o nosso ciclo anual de estações. Durante parte do ano, o hemisfério norte é inclinado em direção ao Sol e o hemisfério sul é inclinado para longe. Com o Sol mais alto no céu, o aquecimento solar é maior no norte produzindo verão lá. Menos aquecimento solar direto produz Inverno no Sul. Seis meses depois, a situação é invertida. Quando a primavera e o outono começam, ambos os hemisférios recebem quantidades aproximadamente iguais de calor do Sol.
Estrutura do planeta Terra
A Terra é composta por quatro camadas principais, começando com um núcleo interior no centro do planeta, envolvido pelo núcleo exterior, manto e crosta. O núcleo interno é uma esfera sólida feita de ferro e níquel metálico, com cerca de 1.221 km de raio. Ali a temperatura é de até 9.800 graus Fahrenheit (5.400 graus Celsius). Ao redor do núcleo interno está o núcleo externo. Esta camada tem cerca de 2.300 km (1.400 milhas) de espessura, feita de fluidos de ferro e níquel.
Entre o núcleo externo e a crosta está o manto, a camada mais grossa. Esta mistura quente e viscosa de rocha fundida tem cerca de 2.900 quilômetros de espessura e tem a consistência de caramelo. A camada mais externa, a crosta terrestre, tem cerca de 30 quilômetros de profundidade, em média, em terra. No fundo do oceano, a crosta é mais fina e estende-se por cerca de 5 km desde o fundo do mar até ao topo do manto. Embora os planetas rodeiem as estrelas na galáxia, a forma como elas se formam continua a ser um tema amplamente debatido. Apesar da riqueza de mundos em nosso próprio sistema solar, os cientistas ainda não têm certeza de como os planetas são construídos. Atualmente, são duas teorias.
A primeira e mais amplamente aceita teoria, a do núcleo, funciona bem com a formação dos planetas como a Terra, mas tem problemas com os planetas gigantes. A segunda, o método da instabilidade do disco, pode ser responsável pela criação destes planetas gigantes. Os cientistas continuam a estudar os planetas dentro e fora do sistema solar, num esforço para compreender melhor qual destes métodos é o mais preciso.
O modelo de acreção do núcleo
Há aproximadamente 4,6 bilhões de anos, o sistema solar era uma nuvem de poeira e gás, conhecida como nebulosa solar. A gravidade colapsou o material em si mesmo quando começou a girar, formando o sol no centro da nebulosa.
Com o nascer do sol, o material restante começou a aglomerar-se. Pequenas partículas se juntaram, ligadas pela força da gravidade, em partículas maiores. O vento solar varreu elementos mais leves, como o hidrogênio e o hélio, das regiões mais próximas, deixando apenas materiais pesados e rochosos para criar mundos terrestres menores, como a Terra. Mas, mais longe, os ventos solares tiveram menos impacto sobre os elementos mais leves, permitindo a sua coalescência em gigantes de gás. Assim, asteroides, cometas, planetas e luas foram criados.
O núcleo rochoso da Terra formou-se primeiro, com elementos pesados colidindo e ligando-se entre si. Material denso afundou-se ao centro, enquanto o material mais leve criou a crosta. O campo magnético do planeta provavelmente se formou por volta desta época. A gravidade capturou alguns dos gases que compunham a atmosfera inicial do planeta.
No início da sua evolução, a Terra sofreu um impacto de um grande corpo que catapultou pedaços do manto do jovem planeta para o espaço. A gravidade fez com que muitos desses pedaços se juntassem e formassem a Lua, que tomou órbita em torno de seu criador.
O fluxo do manto sob a crosta provoca a tectônica das placas, o movimento das grandes placas de rocha sobre a superfície da Terra. Colisões e atritos deram origem a montanhas e vulcões, que começaram a expelir gases para a atmosfera.
Embora a população de cometas e asteroides que passam pelo sistema solar interno seja hoje escassa, eles eram mais abundantes quando os planetas e o sol eram jovens. Colisões destes corpos gelados provavelmente depositaram grande parte da água da Terra na sua superfície. Como o planeta está na zona dos Goldilocks, a região onde a água líquida não congela nem evapora, mas pode permanecer como um líquido, a água permaneceu na superfície, o que muitos cientistas pensam que tem um papel fundamental no desenvolvimento da vida.
As observações exoplanetas parecem confirmar o acreção do núcleo como o processo de formação dominante. Estrelas com mais “metais” – um termo que os astrônomos usam para outros elementos além de hidrogênio e hélio – em seus núcleos têm mais planetas gigantes do que seus primos pobres em metais. Segundo a NASA, o acreção do núcleo sugere que mundos pequenos e rochosos deveriam ser mais comuns do que os gigantes de gás mais maciços.
A descoberta em 2005 de um planeta gigante com um núcleo maciço em órbita da estrela do sol HD 149026 é um exemplo de um exoplaneta que ajudou a reforçar o argumento para o acreção do núcleo.
“Esta é uma confirmação da teoria do acreção do núcleo para a formação de planetas e evidências de que planetas deste tipo deveriam existir em abundância”, disse Greg Henry em um comunicado de imprensa. Henry, um astrônomo da Tennessee State University, Nashville, detectou o escurecimento da estrela.
“No cenário de acreção do núcleo, o núcleo de um planeta deve atingir uma massa crítica antes de ser capaz de acrescer gás de forma descontrolada”, disse a equipe do CHEOPS. “Essa massa crítica depende de muitas variáveis físicas, entre as quais a mais importante é a taxa de acreção de planetasimais”. Ao estudar como os planetas em crescimento acumulam material, o CHEOPS fornecerá uma visão de como os mundos crescem”.
O modelo de instabilidade do disco
Embora o modelo de acreção do núcleo funcione bem para os planetas terrestres, os gigantes do gás teriam de evoluir rapidamente para agarrar a massa significativa de gases mais leves que eles contêm. Mas as simulações não foram capazes de explicar esta rápida formação. Segundo os modelos, o processo leva vários milhões de anos, mais tempo do que os gases leves estavam disponíveis no sistema solar inicial. Ao mesmo tempo, o modelo de acreção do núcleo enfrenta um problema de migração, pois é provável que os planetas bebês entrem em espiral para o sol em um curto espaço de tempo.
De acordo com uma teoria relativamente nova, a instabilidade do disco, tufos de poeira e gás são ligados entre si no início da vida do sistema solar. Ao longo do tempo, estes tufos compactam-se lentamente num planeta gigante. Estes planetas podem formar mais rapidamente do que os seus rivais de acreção do núcleo, por vezes em apenas mil anos, o que lhes permite aprisionar os gases mais leves, de rápido crescimento. Eles também atingem rapidamente uma massa estabilizadora da órbita que os impede de marcharem para o sol.
De acordo com o astrônomo exoplanetário Paul Wilson, se a instabilidade do disco domina a formação dos planetas, ele deve produzir um grande número de mundos em grandes ordens. Os quatro planetas gigantes orbitando a distâncias significativas em torno da estrela HD 9799 fornece evidências observacionais para a instabilidade do disco. O Fomalhaut b, um exoplaneta com uma órbita de 2.000 anos em torno da sua estrela, também pode ser um exemplo de um mundo formado através da instabilidade do disco, embora o planeta também possa ter sido ejectado devido às interações com os seus vizinhos.
Acreção de seixos
O maior desafio para o acreção do núcleo é o tempo – construir gigantes de gás em massa com rapidez suficiente para agarrar os componentes mais leves da sua atmosfera. Pesquisas recentes sobre como objetos menores, do tamanho de seixos, se fundiram para construir planetas gigantes até 1000 vezes mais rápido do que estudos anteriores.
“Este é o primeiro modelo que sabemos que você começa com uma estrutura bastante simples para a nebulosa solar da qual os planetas se formam, e termina com o sistema de planetas gigantes que vemos”, disse o autor do estudo Harold Levison, astrônomo do Instituto de Pesquisa do Sudoeste (SwRI) no Colorado.
Em 2012, os pesquisadores Michiel Lambrechts e Anders Johansen, da Universidade de Lund, na Suécia, propuseram que pequenos seixos, uma vez escritos, segurassem a chave para a rápida construção de planetas gigantes. “Eles mostraram que as sobras de seixos deste processo de formação, que anteriormente se pensava não serem importantes, poderiam na verdade ser uma enorme solução para o problema de formação do planeta”, afirmou Levison.
Levison e sua equipe construíram sobre essa pesquisa para modelar com mais precisão como os pequenos seixos poderiam formar planetas vistos hoje na galáxia. Enquanto simulações anteriores, tanto objetos grandes quanto médios consumiam seus primos do tamanho de seixos a um ritmo relativamente constante, as simulações de Levison sugerem que os objetos maiores agiam mais como valentões, arrancando seixos das massas de tamanho médio para crescerem a um ritmo muito mais rápido.
Enquanto os cientistas continuam a estudar os planetas dentro do sistema solar, assim como em torno de outras estrelas, eles entenderão melhor como a Terra e seus irmãos se formaram.