Formação sistema solar1

A TERRA, UM PLANETA MUITO ESPECIAL DOCENTE PEDRO PIMENTA

1. Formação do Sistema Solar. 1.1. Planetas, asteróides e meteoritos. 1.2. Provável origem do Sol e dos planetas. 1.3. A Terra – acreção e diferenciação.

1. Formação do Sistema Solar. 1.1. Planetas, asteróides e meteoritos.

Diferentes tecnologias nos aproximam do Universo


Composição do Sistema Solar

O Sistema Solar é constituído pelo Sol e pelos corpos que se movem em torno dele, incluindo os planetas e seus satélites naturais, os planetas anões, os cometas, os asteróides e outros pequenos objectos.

Representação esquemática de parte do Sistema Solar.


O Sistema Solar integra-se num conjunto mais complexo formado pela galáxia Via Láctea e esta, por sua vez, é uma pequeníssima parte do Universo.

Sistema Solar, uma pequena parte da Via Láctea


Sol

- faz parte de uma galáxia denominada Via Láctea;

- raio próximo de 700 000 Km.


Planetas clássicos

- são corpos celestes que estão em órbita à volta do Sol;

- têm uma massa suficiente para que a própria gravidade seja suficiente para que o corpo assuma a forma aproximadamente esférica e que tenha atraído para a sua superfície todos os corpos celestes na vizinhança da sua órbita.

Planetas clássicos

Planetas anões


Planetas telúricos e planetas gigantes

Planetas

Distância média ao Sol (milhões de

Km)

Diâmetro (Km)

Massa volúmica (g.cm-3)

Principais compostos químicos

Período orbital

Tempera-tura

aproxi-mada (ºC)

Telú

ric

os

Mercúrio 58 4878 5,4 Silicatos,

ferro, níquel 88 dias -170/+400

Vénus 108 12104 5,3 Silicatos,

ferro, níquel 224,7 dias +460

Terra 150 12757 5,5 Silicatos,

ferro, níquel 365, 3 dias -60/+60

Marte 228 6794 3,9 Silicatos,

ferro, enxofre 687 dias -100/+20

Gig

an

tes

Júpiter 778 142803 1,3 Hidrogénio,

hélio 11,9 anos -140

Saturno 1427 120002 0,7 Hidrogénio,


Úrano 2871 50800 1,2 Hidrogénio,

hélio 84 anos -180

Neptuno 4497 48600 1,7 Hidrogénio,



Planetas telúricos, menores, terrestes ou interiores

Mercúrio, Vénus, Terra e Marte


Planetas telúricos, menores, terrestes ou interiores

Mercúrio, Vénus, Terra e Marte


Planetas gigantes ou gasosos

Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno

Os planetas gigantes ou gasosos situam-se a grande distância do Sol e possuem grandes dimensões.


Planetas telúricos e planetas gigantes

Planetas Telúricos

(Mercúrio, Vénus, Terra e Marte) Gigantes

(Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno)

Caracte

rís

ticas

São essencialmente constituídos por materiais sólidos.

Possuem diâmetros bastante superiores aos dos planetas telúricos.

Provavelmente têm um núcleo metálico. Têm baixa densidade.

Têm um diâmetro inferior ou próximo do diâmetro da Terra.

São essencialmente formados por gases.

As atmosferas, quando existentes, são pouco extensas relativamente às dimensões dos respectivos planetas.

Possuem um pequeno núcleo.

Os movimentos de rotação que descrevem são lentos.

Movem-se com maior velocidade.

Possuem poucos satélites, ou mesmo nenhum.

Têm, na generalidade, inúmeros satélites.


Planetas anões

- são corpos celestes que estão em órbita à volta do Sol;

- têm massa suficiente para que as forças de gravidade lhe permitam assumir a forma esférica;

- não atraíram pequenos corpos celestes na vizinhança à volta da sua órbita;

- não possuem uma órbita desimpedida;

- Plutão passa a incluir-se neste grupo.


- os planetas anões que se localizam para lá de Neptuno, também designados transneptunianos, localizam-se numa região exterior do Sistema Solar, conhecida como cintura de Kuiper;

- são constituídos por materiais gelados e possuem órbitas muito inclinadas, com grande excentricidade e períodos orbitais superiores a 200 anos.


Pequenos corpos do Sistema Solar

- incluídos a maior parte dos asteróides, os cometas e a maior parte dos corpos que estão para além da órbita de Neptuno.

Asteróide Cometa


Asteróides

- são corpos rochosos de pequenas dimensões;

- movem-se, geralmente, entre a órbita de Marte e a de Júpiter, constituindo a chamada cintura de asteróides.


Cometas

- são corpos com órbitas geralmente muito excêntricas relativamente ao Sol;

- são constituídos essencialmente por água, gases congelados e poeiras rochosas;

- com diâmetro compreendido entre 1 Km e 10 Km;

- são os corpos mais primitivos do Sistema Solar.


Cometa

- é formado por uma parte sólida, o núcleo, com cerca de 10 Km de diâmetro, que é constituído por partículas de silicatos e por uma mistura de gases congelados (dióxido de carbono, metano, amoníaco, etc.);

- quando o núcleo se aproxima do Sol, a radiação solar faz sublimar o gelo da superfície do núcleo e libertam-se gases que formam uma aura, a cabeleira, à volta do núcleo, que atinge entre 105 e 106 Km;

- forma-se ainda a cauda, que se dirige em sentido contrário à posição do Sol e que é constituída pelos gases e pelas poeiras libertadas do núcleo.

Cabeleira

Núcleo

Cauda


- em cada passagem nas proximidades do Sol os cometas perdem um pouco do material que os forma;

- acabam por se desagregar numa infinidade de partículas que podem intersectar a órbita da Terra e originar as chamadas chuvas de estrelas.


Meteoróides

- corpos de dimensões variáveis vindos do Espaço;

- partículas minúsculas que se vaporizam ao entrarem na atmosfera terrestre, deixando apenas um rasto luminoso chamado meteoro;

- por vezes, os meteoróides são tão grandes que, ainda que parcialmente vaporizados, conseguem atingir a superfície da Terra, denominando-se meteoritos;

- grande parte dos meteoritos provém de cometas ou de corpos da cintura de asteróides;


- as chuvas de meteoritos resultam de cometas que, ao aproximarem-se do Sol, se desintegram parcialmente.

- os fragmentos podem ser projectados para fora da órbita do cometa, entrar no campo gravítico da Terra e ser atraídos por ela, projectando-se sobre a sua superfície;

- ao entrarem na atmosfera, e devido ao atrito desenvolvido, aquecem, tornam-se incandescentes e chocam com o solo, originando crateras de impacto.


- os meteoritos trazem-nos informações sobre a evolução primordial da Terra;

- são testemunhos da origem do Sistema Solar;

- os meteoritos são classificados com base na composição e textura.

Meteoritos

Siderito Aerólito Siderólito

Acondrito Condrito

Constituído por uma liga de ferro e níquel.

Formado por 50% de uma liga de ferro e níquel e por 50% de silicatos.

Essencialmente formado por silicatos.

Com côndrulos. Sem côndrulos.

1. Formação do Sistema Solar. 1.2. Provável origem do Sol e dos planetas.

A nebulosa solar, ao contrair-se por acção gravítica entre os seus constituintes, teria originado o Sol, no centro, e um disco protoplanetário à sua volta.

No disco protoplanetário ter-se-iam verificado colisões entre as partículas que agregando-se, isto é, acreccionando, teriam originado corpos rochosos cada vez maiores designados planetesimais.

Os cometas e alguns asteróides são restos desses planetesimais, sendo dos mais antigos corpos do Sistema Solar.

Teoria Nebular reformulada

Os primeiros planetas telúricos teriam aparecido nas zonas mais densas do disco proto-planetário, isto é, mais próximo do Sol.

Os grandes planetas encontram-se mais afastados do Sol e isto foi consequência da radiação solar, que afastou da sua vizinhança a maior parte dos elementos químicos menos densos, como o hidrogénio e o hélio, no estado gasoso.

A radiação solar impediu a incorporação dos elementos menos densos na constituição dos planetas telúricos, ficando esses planetas a ser constituídos por elementos mais densos, como o ferro, o níquel, o oxigénio e o silício.

Devido à grande distância ao Sol, os gases passaram, em grande parte, ao estado sólido.

O aumento da massa de alguns planetesimais permitiu a retenção de uma atmosfera.

Nébula – formada por gases e uma poeira.


Os planetas que se encontram mais próximos do Sol são essencialmente constituídos por materiais de pontos de fusão mais alto.

Deste modo, Mercúrio, Vénus, Terra e Marte são pequenos e rochosos, formados essencial-mente por silicatos e ferro, possuindo atmosfe-ras pouco densas (ou mesmo rarefeitas) destituídas de hidrogénio.

Os planetas gasosos, que se condensaram a temperaturas mais baixas, são ricos em elementos voláteis.

Júpiter e Saturno são constituídos por materiais pouco densos da nébula solar primitiva, como o hidrogénio e o hélio. São pobres em metais e silicatos e a sua composição é idêntica à do Sol


A teoria nebular reformulada é coerente com grande parte dos facto

observáveis, como:

- uma idade idêntica para todos os corpos do Sistema Solar;

- a regularidade das órbitas planetárias, que são órbitas elipsóides, quase circulares:

• todas as órbitas são quase complanares, formando um disco;

• os movimentos dos planetas nas suas órbitas são todos no mesmo sentido;

• os planetas têm movimentos de rotação no mesmo sentido, excepto Vénus e Úrano;

• a densidade dos planetas mais próximos do Sol é superior à dos planetas mais afastados, o que está de acordo com a posição em que se formaram numa nébula em rotação.

No entanto, existem alguns dados que ainda não estão clarificados. Por exemplo, a baixa velocidade de rotação do Sol.

-

1. Formação do Sistema Solar. 1.3. A Terra – acreção e diferenciação.

A Terra – acreção e diferenciação

Durante a acreção, a Terra poderia ter começado a aquecer devido ao efeito de três fontes caloríficas diferentes:

1- Impactos dos planetesimais

2- Compressão

3- Desintegração radioactiva


1- Impactos dos planetesimais

- a energia cinética era convertida em calor aquando do impacto de planetesimais;

- parte desse calor ficava retida no planeta em formação.

2- Compressão

- as zonas internas do planeta eram comprimidas sob o peso crescente da acumulação de novos materiais;

- o calor resultante da compressão não podia irradiar para o Espaço devido à baixa condutividade das rochas;

- como resultado, o calor acumulava-se e a temperatura aumentava no interior da Terra.

3- Desintegração radioactiva

- energia emitida na desintegração de elementos pesados, urânio e tório, e de uma pequena fracção de átomos de potássio.


Como o ponto de fusão de uma substância aumenta com a profundidade, visto que a pressão também aumenta, a determinada profundidade o ferro começa a fundir.

Sendo o ferro mais denso que os outros elementos comuns, teve tendência para movimentar-se na direcção do centro do planeta, deslocando-se, em contrapartida, os materiais menos densos para a superfície.

O ferro constitui cerca de um terço da massa da Terra.

A fusão e o aprofundamento do ferro conduziram à formação de um núcleo inicialmente líquido no centro.

Diferenciação

Durante a formação do núcleo ocorreu um aquecimento suficien-te para elevar a temperatura da Terra, o que teria causado a fusão de uma grande parte dos seus materiais. Os materiais menos densos migraram para a superfí-cie, arrefeceram e originaram a crosta primitiva.


Formação da atmosfera e a hidrosfera na Terra primitiva

Crosta recém-formada

Fenómenos de vulcanismo

Derrame de lava e libertação de grandes quantidades de gases

Vapor de água libertado ter-se-ia condensado por arrefecimento, originando abundantes chuvas

Formação dos oceanos primitivos

Durante os fenómenos de magmatismo ter-se-ia Formado a

atmosfera primitiva

Bibliografia

Galopim de Carvalho, A. M. & Galopim, N. (1993). A vida e morte dos dinossáurios. Gradiva – Publicações, L.da

Grotzinger, J., Jordan, T.H. & Siever, R., (2005). Understanding Earth. (5 th edition) W.H. Freeman and Company, New York.

Education

Formação sistema solar1