8.5: Influências cósmicas na evolução da Terra
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Objetivos de
Ao final desta seção, você poderá:
- Explique a escassez de crateras de impacto na Terra em comparação com outros planetas e luas
- Descreva as evidências de impactos recentes na Terra
- Detalhe como um impacto massivo mudou as condições de vida na Terra, levando à extinção dos dinossauros
- Descreva como os impactos influenciaram a evolução da vida na Terra
- Discuta a busca por objetos que poderiam potencialmente colidir com nosso planeta
Ao discutir a geologia da Terra no início deste capítulo, lidamos apenas com os efeitos das forças internas, expressas por meio dos processos de placas tectônicas e vulcanismo. Na Lua, em contraste, vemos principalmente crateras, produzidas pelos impactos de detritos interplanetários, como asteróides e cometas. Por que não vemos mais evidências na Terra dos tipos de crateras de impacto que são tão proeminentes na Lua e em outros mundos?
Onde estão as crateras na Terra?
Não é possível que a Terra tenha escapado de ser atingida pelos detritos interplanetários que marcaram a Lua. Do ponto de vista cósmico, a Lua está quase ao lado. Nossa atmosfera faz com que pequenos pedaços de detritos cósmicos queimem (que vemos como meteoros, comumente chamados de estrelas cadentes). Mas, as camadas do nosso ar não fornecem nenhum escudo contra os grandes impactos que formam crateras de vários quilômetros de diâmetro e são comuns na Lua.
Ao longo de sua história, a Terra deve, portanto, ter sido impactada tão fortemente quanto a Lua. A diferença é que, na Terra, essas crateras são destruídas pela nossa geologia ativa antes de se acumularem. Como as placas tectônicas renovam constantemente nossa crosta, as evidências de eventos anteriores de crateras são lentamente apagadas. Somente nas últimas décadas os geólogos conseguiram identificar os restos erodidos de muitas crateras de impacto (Figura\(\PageIndex{1}\)). Ainda mais recente é nossa constatação de que, ao longo da história da Terra, esses impactos tiveram uma influência importante na evolução da vida.
Impactos recentes
A colisão de detritos interplanetários com a Terra não é uma ideia hipotética. Evidências de impactos relativamente recentes podem ser encontradas na superfície do nosso planeta. Uma colisão histórica bem estudada ocorreu em 30 de junho de 1908, perto do rio Tunguska, na Sibéria. Nessa região desolada, houve uma explosão notável na atmosfera a cerca de 8 quilômetros acima da superfície. A onda de choque destruiu mais de mil quilômetros quadrados de floresta (Figura\(\PageIndex{2}\)). Manadas de renas e outros animais foram mortos, e um homem em um entreposto comercial a 80 quilômetros da explosão foi jogado de sua cadeira e ficou inconsciente. A onda de choque se espalhou pelo mundo, conforme registrada por instrumentos projetados para medir as mudanças na pressão atmosférica.
Apesar dessa violência, nenhuma cratera foi formada pela explosão de Tunguska. Quebrado pela pressão atmosférica, o projétil pedregoso com uma massa de aproximadamente 10.000 toneladas se desintegrou acima da superfície do nosso planeta para criar uma explosão equivalente a uma bomba nuclear de 5 megatons. Se fosse menor ou mais frágil, o corpo impactante teria dissipado sua energia em grandes altitudes e provavelmente não atraído atenção. Hoje, essas explosões atmosféricas de alta altitude são monitoradas regularmente por sistemas de vigilância militar.
Se fosse maior ou feito de material mais forte (como metal), o projétil Tunguska teria penetrado até a superfície da Terra e explodido para formar uma cratera. Em vez disso, apenas o calor e o choque da explosão atmosférica atingiram a superfície, mas a devastação que ela deixou na Sibéria testemunhou o poder de tais impactos. Imagine se o mesmo impactor rochoso tivesse explodido sobre a cidade de Nova York em 1908; os livros de história poderiam hoje registrá-lo como um dos eventos mais mortais da história da humanidade.
Dezenas de milhares de pessoas testemunharam diretamente a explosão de um projétil menor (20 metros) sobre a cidade russa de Chelyabinsk em uma manhã de inverno de 2013. Ele explodiu a uma altura de 21 quilômetros em uma explosão de luz mais brilhante que o Sol, e a onda de choque da explosão de 0,5 megaton quebrou dezenas de milhares de janelas e enviou centenas de pessoas ao hospital. Fragmentos de rocha (meteoritos) foram facilmente coletados por pessoas na área após a explosão porque pousaram na neve fresca.
O Dr. David Morrison, um dos autores originais deste livro didático, oferece uma palestra não técnica sobre a explosão de Chelyabinsk e os impactos em geral.
A cratera recente mais conhecida da Terra foi formada há cerca de 50.000 anos no Arizona. O projétil neste caso era um pedaço de ferro com cerca de 40 metros de diâmetro. Agora chamada de Cratera do Meteoro e uma grande atração turística no caminho para o Grand Canyon, a cratera tem cerca de um quilômetro de diâmetro e tem todas as características associadas a crateras de impacto lunar de tamanho semelhante (Figura\(\PageIndex{3}\)). A Cratera do Meteoro é uma das poucas características de impacto na Terra que permanece relativamente intacta; algumas crateras mais antigas estão tão erodidas que apenas um olho treinado pode distingui-las. No entanto, mais de 150 foram identificados. (Consulte a lista de sites on-line sugeridos no final deste capítulo se quiser saber mais sobre essas outras cicatrizes de impacto.)
Extinção em massa
O impacto que produziu a Cratera do Meteoro teria sido realmente dramático para qualquer humano que a testemunhasse (de uma distância segura), já que a liberação de energia foi equivalente a uma bomba nuclear de 10 megatoneladas. Mas essas explosões são devastadoras apenas em suas áreas locais; elas não têm consequências globais. Impactos muito maiores (e mais raros), no entanto, podem perturbar o equilíbrio ecológico de todo o planeta e, assim, influenciar o curso da evolução.
O grande impacto mais bem documentado ocorreu há 65 milhões de anos, no final do que hoje é chamado de período Cretáceo da história geológica. Essa época da história da vida na Terra foi marcada por uma extinção em massa, na qual mais da metade das espécies do nosso planeta morreram. Há uma dúzia ou mais de extinções em massa no registro geológico, mas esse evento em particular (apelidado de “grande moribundo”) sempre intrigou os paleontólogos porque marca o fim da era dos dinossauros. Por dezenas de milhões de anos, essas grandes criaturas floresceram e dominaram. Então, eles desapareceram repentinamente (junto com muitas outras espécies) e, posteriormente, os mamíferos começaram o desenvolvimento e a diversificação que acabaram levando a todos nós.
O objeto que colidiu com a Terra no final do período Cretáceo atingiu um mar raso no que hoje é a península de Yucatán, no México. Sua massa deve ter sido de mais de um trilhão de toneladas, determinada a partir do estudo de uma camada mundial de sedimentos depositada da nuvem de poeira que envolveu o planeta após seu impacto. Identificada pela primeira vez em 1979, essa camada de sedimentos é rica em irídio metálico raro e outros elementos que são relativamente abundantes em asteróides e cometas, mas extremamente raros na crosta terrestre. Mesmo que tenha sido diluído pelo material que a explosão escavou da superfície da Terra, esse componente cósmico ainda pode ser identificado. Além disso, essa camada de sedimento contém muitos minerais característicos das temperaturas e pressões de uma explosão gigantesca.
O impacto que levou à extinção dos dinossauros liberou energia equivalente a 5 bilhões de bombas nucleares do tamanho de Hiroshima e escavou uma cratera de 200 quilômetros de diâmetro e profundidade suficiente para penetrar na crosta terrestre. Essa grande cratera, chamada Chicxulub em homenagem a uma pequena cidade perto de seu centro, foi posteriormente enterrada em sedimentos, mas seus contornos ainda podem ser identificados (Figura\(\PageIndex{4}\)). A explosão que criou a cratera Chicxulub levantou cerca de 100 trilhões de toneladas de poeira para a atmosfera. Podemos determinar essa quantidade medindo a espessura da camada de sedimentos que se formou quando essa poeira se depositou na superfície.
Essa quantidade de material transportado pelo ar teria bloqueado completamente a luz solar, mergulhando a Terra em um período de frio e escuridão que durou vários meses. Muitas plantas dependentes da luz solar teriam morrido, deixando animais que se alimentam de plantas sem suprimento de comida. Outros efeitos mundiais incluíram incêndios em grande escala (iniciados pelos detritos quentes e voadores da explosão) que destruíram grande parte das florestas e pastagens do planeta, e um longo período em que a água da chuva em todo o mundo era ácida. Foram esses efeitos ambientais, e não a própria explosão, que foram responsáveis pela extinção em massa, incluindo a morte dos dinossauros.
Impactos e a evolução da vida
Está ficando claro que muitas — talvez a maioria — extinções em massa na longa história da Terra resultaram de uma variedade de outras causas, mas no caso do assassino de dinossauros, o impacto cósmico certamente desempenhou um papel crítico e pode ter sido a “gota d"água” em uma série de distúrbios climáticos que resultaram na” ótima morte.”
Uma catástrofe para um grupo de seres vivos, no entanto, pode criar oportunidades para outro grupo. Após cada extinção em massa, ocorre uma explosão evolutiva repentina à medida que novas espécies se desenvolvem para preencher os nichos ecológicos abertos pelo evento. Sessenta e cinco milhões de anos atrás, nossos ancestrais, os mamíferos, começaram a prosperar quando tantas outras espécies morreram. Somos os sortudos beneficiários desse processo.
Os impactos de cometas e asteróides representam os únicos mecanismos que conhecemos que podem causar catástrofes verdadeiramente globais e influenciar seriamente a evolução da vida em todo o planeta. Como observou o paleontólogo Stephen Jay Gould, de Harvard, essa perspectiva muda fundamentalmente nossa visão da evolução biológica. As questões centrais para a sobrevivência de uma espécie agora devem incluir mais do que apenas seu sucesso em competir com outras espécies e se adaptar a ambientes que mudam lentamente, conforme previsto pela ideia de seleção natural de Darwin. Também é necessária a capacidade de sobreviver a catástrofes globais aleatórias devido a impactos.
Ainda no início de sua história, a Terra estava sujeita a impactos ainda maiores dos restos de detritos da formação do planeta. Sabemos que a Lua foi atingida repetidamente por objetos com mais de 100 quilômetros de diâmetro — 1000 vezes mais massivos do que o objeto que destruiu a maior parte da vida terrestre há 65 milhões de anos. A Terra deve ter sofrido grandes impactos semelhantes durante seus primeiros 700 milhões de anos de existência. Alguns deles provavelmente foram violentos o suficiente para privar o planeta da maior parte de sua atmosfera e ferver seus oceanos. Tais eventos esterilizariam o planeta, destruindo qualquer vida que tivesse começado. A vida pode ter se formado e sido exterminada várias vezes antes de nossos próprios ancestrais microbianos se estabelecerem, cerca de 4 bilhões de anos atrás.
O fato de os micróbios mais antigos sobreviventes na Terra serem termófilos (adaptados a temperaturas muito altas) também pode ser explicado por impactos tão grandes. Um impacto pequeno demais para esterilizar o planeta ainda teria destruído qualquer coisa que vivesse em ambientes que consideramos “normais”, e somente as criaturas adaptadas às altas temperaturas sobreviveriam. Assim, as formas de vida terrestres mais antigas sobreviventes são provavelmente os remanescentes de uma espécie de gargalo evolutivo causado por repetidos grandes impactos no início da história do planeta.
Impactos em nosso futuro?
Os impactos de asteróides e cometas que tiveram uma influência tão grande na vida não são necessariamente coisa do passado. Em todo o escopo da história planetária, 65 milhões de anos atrás foi ontem. Na verdade, a Terra orbita o Sol dentro de uma espécie de galeria de tiro cósmico e, embora grandes impactos sejam raros, eles não terminaram de forma alguma. A humanidade pode sofrer o mesmo destino dos dinossauros ou perder uma cidade devido a impactos muito mais frequentes, como o de Tunguska, a menos que descubramos uma maneira de prever o próximo grande impacto e proteger nosso planeta. O fato de nosso sistema solar abrigar alguns planetas muito grandes em órbitas externas pode ser benéfico para nós; os campos gravitacionais desses planetas podem ser muito eficazes para atrair detritos cósmicos e nos proteger de impactos maiores e mais frequentes.
A partir da década de 1990, alguns astrônomos começaram a analisar o risco de impacto cósmico e a persuadir o governo a apoiar a busca por asteróides potencialmente perigosos. Vários telescópios de campo amplo pequenos, mas sofisticados, agora são usados para essa pesquisa, chamada de NASA Spaceguard Survey. Já sabemos que atualmente não há asteróides em rota de colisão com a Terra que sejam tão grandes (10 a 15 quilômetros) quanto o que matou os dinossauros. O Spaceguard Survey agora se concentra em encontrar impactadores potenciais menores. Em 2015, a busca havia conquistado mais de 15.000 asteróides próximos à Terra, incluindo a maioria daqueles com mais de 1 quilômetro. Nenhuma das descobertas até agora representa qualquer perigo para nós. Obviamente, não podemos fazer uma declaração semelhante sobre os asteróides que ainda não foram descobertos, mas eles serão encontrados e avaliados um a um quanto ao seu risco potencial. Esses levantamentos de asteróides são um dos poucos projetos realmente de vida ou morte realizados por astrônomos, com o potencial de ajudar a salvar nosso planeta de futuros grandes impactos.
A Escala de Risco de Impacto de Torino é um método para categorizar o risco de impacto associado a objetos próximos à Terra, como asteróides e cometas. É uma ferramenta de comunicação para astrônomos e o público avaliarem a seriedade das previsões de colisão combinando estatísticas de probabilidade e potenciais de danos cinéticos conhecidos em um único valor de ameaça.
A calculadora “Impact: Earth” da Purdue University permite que você insira as características de um asteróide que se aproxima para determinar o efeito de seu impacto em nosso planeta.
Resumo
A Terra, como a Lua e outros planetas, foi influenciada pelos impactos dos detritos cósmicos, incluindo exemplos recentes como a Cratera do Meteoro e a explosão de Tunguska. Impactos anteriores maiores estão implicados em algumas extinções em massa, incluindo o grande impacto de 65 milhões de anos atrás, no final do período Cretáceo, que exterminou os dinossauros e muitas outras espécies. Hoje, os astrônomos estão trabalhando para prever o próximo impacto com antecedência, enquanto outros cientistas estão se deparando com o efeito dos impactos na evolução e na diversidade da vida na Terra.
Glossário
- extinção em massa
- o súbito desaparecimento no registro fóssil de um grande número de espécies de vida, a serem substituídas por fósseis de novas espécies nas camadas subsequentes; extinções em massa são indicadores de mudanças catastróficas no ambiente, como podem ser produzidas por um grande impacto na Terra