Vulcanismo e Extinção em massa

Como já comentamos em outras entradas, a hipótese de que as extinções em massa foram provocadas pela queda de gigantescos meteoritos convirtiu-se nas últimas duas décadas em lei. No entanto a ciência, como foi dito, está sempre exposta ao mecanismo da prova e suas conclusões podem a qualquer momento ser revistas.

Numa entrada anterior comentamos sobre um trabalho que nega a relação entre a cratera de Chicxulub e a extinção dos dinossuaros. Um novo artigo, publicado na revista Science na sexta feira passada, vai na mesma direção ao encontrar novas evidências de que uma extinção em massa que aconteceu há 260 milhões de anos, no fim do período Pérmico, teria sido provocada por uma atividade vulcánica inusual.

O trabalho, Volcanism, Mass Extinction, and Carbon Isotope Fluctuations in the Middle Permian of China, (Vulcanismo, Extinções en Massa e flutuações de isótopos do carbono no Pérmico Médio de China) de Paul B. Wignall e colaboradores (Science, vol 324, pag 1179, 29/05/2009) foi realizado em base a registros estratigráficos obtidos na China, nas provîncias de Sichuan, Yunnan e Guizhou (onde o ano passado um sismo de singular força matou a decenas de milhares de pessoas) e basicamente comprovam a proximidade espacial e temporal dos dois fenômenos: uma intensa atividade vulcánica e a extinção de um grande número de especies. Para os autores a cercania de ambos os eventos é uma prova da relação causa efeito.

A extinção do Pérmico (ou também chamada extinção guadalupiense) foi uma das mais severas. As estimativas atuais são de que apenas um 5% do total de especies sobreviveu, enquanto que nas demais extinções massivas, só foi dizimado um 50%. Embora por anos a única causa apontada foi uma prolongada atividade vulcánica, em 2006 foi encontrada uma grande cratera na Terra de Wilkes (Antártica) que apoia a ideia de que a queda de um enorme meteorito causou um distúrbio sísmico severo. No entanto a extinção aconteceu durante um período muito prolongado, então um evento explosivo não poderia por sí só explica-la.

Mais evidências são necessarias, embora tudo indica que a Terra se convirtiu por milhões de anos num local muito pouco confortável para se viver. Apesar disso, a vida continuou, talvez porque, como disse o George Stewart, A Terra Permanece.

A Hora Última...

Caro leitor, as limitações que eu mesmo me impus ao escolher o tema do blog estavam resultando cada vez mais frustrantes. Embora o medo a queda de um asteróide é muito freqüênte, outros medos, ligados à ciência, são tão ou mais relevanes ainda. Minha intenção quando criei Tornino 0 era, na verdade, falar dos medos desnecessários, infundados, e perniciosos em que parece viver uma parcela significativa da população.

Por esse motivo abri um blog (na verdade dois, porque tem também a versão em espanhol) chamado A Hora Última cujo tema são as profecias de fim do mundo e sua credibilidade aos olhos de um cientista. A arte não será alheia ao blog, tentarei de alguma forma trazer o olhar do poeta, do cineasta, do fotógrafo, para contrabalançar meu racionalismo e se não gostam dos meus silogismos, pelo menos talvez gostem de minhas preferências artísticas.

Não vou, em princípio, descontinuar o Torino 0 (que está fazendo 1 ano esta semana!), mas não deixem de acompanhar A Hora Última, porque talvez, não seja esta a última hora.

Quem matou os Dinossauros?

Desde que em 1980 o físico e prêmio nobel Luis Álvarez e seu filho, o geólogo Walter Álvarez, especularam com que os grandes sauros foram extintos pelo câmbio climático gerado por um imenso impacto de meteorito, a hipótese foi ganhando credibilidade ao ponto de ser considerada hoje em dia uma teoria comprovada. A hipótese dos Álvarez recebeu um apoio inesperado em 1990 quando foi localizada a cratera do meteorito que causou a extinção em massa, na península de Iucatã (México) na região conhecida como Chicxulub. A arma homicida foi encontrada, o caso foi esclarecido.

A memória coletiva guarda hoje a certeza de que grandes meteoritos acabam com a vida na Terra, a literatura e o cinema abordaram o tema de forma frequente, a alarma popular cresceu. Se um evento desse tipo aconteceu no pasado, pode se repetir no futuro. E muitos acreditam que pode até ser periódico. E assim é que criamos programas para monitorar o céu em busca de asteróides assassinos. No entanto, nem todos aceitam a hipótese dos Álvarez. Entre eles Gerta Keller da Universidade de Princeton, nos EUA. E hoje apareceu publicado um artigo na revista inglesa Journal of the Gelogical Society, que coloca em xeque mate a teoria catastrófica externa. Basicamente, diz Gerta, Chicxulub não tem nada a ver com a morte dos dinossauros. O título do trabalho é: New evidence concerning the age and biotic effects of the Chicxulub impact in NE Mexico, (ou Novas evidências a respeito da idade e os efeitos bióticos do impacto de Chicxulub), seus autores são G. Keller, T. Adatte, A. Pardo Juez, e J.G. López Oliva, e foi publicado no Journal of the Geological Society, no volume 166,3, página 393.

A notícia está dando voltas à Terra e a mídia deu certo destaque apesar das preocupações com a gripe suina, mas infelizmente eu não li o artigo de Gerta e apenas posso comentar aqui o que foi publicado, na revista eletrónica da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (link ao artigo da FAPESP).

Gerta e sus colaboradores realizaram análisis estratigráficas que lhes permitiram chegar às seguintes conclusões

1. O estrato correspondente à extinção em massa dos dinossauros é completamente diferente e 300.000 anos posterior ao da cratera de Chicxulub.
2. No estrato correspondente a cratera, no há qualquer indício de extinção em massa.

A primeira conclusão nos diz apenas que o maior suspeito não seria quem acabou com os dinossauros. Então a buscar um novo serial killer.

Mas a segunda conclusão é muito mais impactante e podemos resumi-la assim: o asteróide que caiu em Chicxulub não produziu catástrofe alguma. Pelo tamanho da cratera se estima que o asteróide que caiu no Iucatã deveria ter medido uns 10 km de diâmetro e liberado uns 100 milhões de Megatons (as bombas termonucleares mais poderosas liberam uns 50 Megatons). No entanto toda essa energia depositada en um único ponto sobre a superfície da Terra, não acabou com a existência de especie alguma segundo a Gerta.

Como disse antes, não li o artigo ainda (e não será fácil que o faça porque a revista parece não possuir uma versão eletrónica), mas se o publicado pela mídia é uma interpretação correta do trabalho científico, e se o trabalho vier a ser confirmado, este resultado é de grande relevância e demonstra que estamos longe de compreender os mecanismos que são capazes de alterar significativamente o clima tesrrestre e sua biosfera.

O Nosso Medíocre Sol II

Resumindo o post anterior, nosso Sol foi considerado nos últimos séculos, uma estrela medíocre, comúm, sem características particulares. No entanto nos últimos anos surgiram evidências que mostram que o Sol apresenta propriedades sutilmente incomúns, mas que poderiam ter um forte impacto na evolução da vida, e principalmente, da civilização. Guillermo González os resumiu em artigo escrito há 10 anos (Is the Sun Anomalous?, Astron. & Geophys., v40,5, p25-29, 1999) e aqui apresentamos as principais conclusões:

1. Num raio de 10 parsecs (32,6 anos luz) 88% das estrelas teve uma luminosidade original no momento da formação, menor que a do Sol. Correspondentemente sua massa também foi menor. Em outras palavras, o Sol é uma das estrelas mais massivas do grupo próximo de estrelas.
2. Muitas vezes comentamos que o Sol tem un ciclo de atividade de 11 anos aproximadamente, alternando períodos de calma (como neste momento) com períodos de intensa produção de explosões e ejeções de massa coronal. Este ciclo reflete-se numa variação do brilho. As estrelas próximas a nós mostram ciclos semelhantes, mas suas variações são muito maiores. Em outras palavras, o sol é mais estável do que suas companheiras próximas.
3. O Sol parece mostrar uma maior abundância de Oxigênio e Ferro e uma carência de Carbono respeito das estrellas con sua mesma distância ao centro da Galáxia (as abundâncias varíam de acordo à distância ao centro galáctico).
4. O Sol se desloca com uma velocidade relativamente baixa respeito da Posição Local Padrão de Repouso (ou Local Standard of Rest em inglês). A velocidade do Sistema Solar é de 13,4 km/s, enquanto que a média de 37 estrelas com idades entre 3 e 6 bilhões de anos é de 42 km/s com um desvio padrão de 17 km/s. Em outras palavras, o 66% das 37 estrelas, tem uma velocidade entre 25 km/s e 69 km/s. Somente uma estrela deste conjunto de 37 tem uma velocidade menor que a do Sol.
   
5. O Sol se encontra a uns 10 - 12 parsecs (32,6 - 39.1 anos luz) de distância do plano galáctico, o que pode considerar-se uma coincidência, porque ele passou a maior parte de seu tempo a uma distância maior (40 parsecs). A coincidência está em que há relativamente pouco tempo que ele se encontra tão próximo do plano da Galáxia.
6. A velocidade do Sol a respeito do Centro Galáctico é muito semelhante à de corrotação, ou seja, à velocidade que tem o braço espiral da Galáxia.
   

Que implicações têm estas características para nós? O fato de ter mais massa e brilho permite que os planetas com posibilidade del alojar vida (a zona habitável do Sistema Solar) se localize a uma distância maior, o que evita o chamado Acoplamento de Maré de acontecer em menos de 4,5 bilhões de anos (idade da Terra). Além disto, uma distância maior diminui os problemas com a radiação ionizante que é emitida pelo Sol principalmente em épocas de máxima atividade. Atividade que, por outra parte, não parece ser tão intensa quanto em outras estrelas próximas.

Uma maior abundância de Ferro implica que a núvem que originou o Sol (e o resto do Sistema Solar) tinha mais elementos pesados, necessários para formar planetas rochosos como a Terra. O elemento mais abundante na Terra é, provavelmente o Oxigênio, em forma molecular ou em óxidos. O Carbono não é abundante, mas é chave no controle do Efeito Estufa que regula a temperatura na superficie da Terra. Uma maior quantidade de Carbono poderia ter produzido maior quantidade de CO₂ e assim desatar um efeito descontrolado como sobre a superficie de Vênus.

Por último a posição e velocidade do Sol em relação à Vía Láctea. O fato de girar a uma velocidade próxima à dos braços espirais da Galáxia, faz com que os cruzamentos sejam pouco frequêntes, o que contribui a que se aproxime pouco de Supernovas (estrelas que explodem) e de núvens de gás que possam pertubar a Núvem de Oort produzindo chuvas de cometas que colocam em perigo a vida na Terra.

Não vamos explorar aqui as derivações destes trabalhos para a existência de Vida (ou Inteligência) fora da Terra. De todas formas pouco sabemos do que se trata a Vida, assim que resulta sempre muito especulativa qualquer conclusão. Mais importante é ver como parece estar tudo muito relacionado: das características do Sol chegamos à probabilidade de chuvas cometárias. Encontrar e compreender estes vínculos corretamente é parte do trabalho do cientista. A Ciência, ao final, é a Arte de achar as Conexões.

O Nosso Medíocre Sol

Na década de 80, o saudoso Carl Sagan, gostava de supor que milhares de mundos deveriam estar habitados por seres inteligentes porque: 1) o número de estrelas no céu é muito grande e 2) nosso Sol é medíocre, ou seja não possui características particularmente destacadas. O Princípio de Mediocridade, como ele gostava chamar, era um alento à busca de Inteligências Extraterrestres, programa mais conhecido por sua sigla em inglês: Search for ExtraTerrestrial Inteligence (SETI).

A ciência, no entanto, requer de demonstrações, quanto mais rigorosas, melhor. As vezes, por falta de estudos suficientes, uma hipótese é aceita temporariamente. Mas o tempo levará a mostrar se a mesma é correta ou não. Pouco a pouco, como acostuma acontecer nas pesquisas científicas, foi se acumulando um corpo de evidências que tende a demonstrar que Sagan, esta vez, estaria enganado, que o nosso Sol, não é tão medíocre assim e portanto, não existiriam tantas milhares de estrelas capazes de dar vida no Universo.

Em artigo para a revista Astronomy & Geophysics, Guillermo González, publicou em 1999 um resumo do conhecimento que temos do Sol comparado com estrelas semelhantes que se encontram a curta distância de nós (G. González, Is the Sun Anomalous?, Astron. & Geophys., v40,5, p25-29, 1999). Em primeiro lugar lembramos que o Sol é uma estrela classificada de anã, fria, tardia e velha. Tecnicamente isto se traduz na sigla: G2V. Em astronomia as estrelas são anãs quando possuem o tamanho que devem possuir e gigantes quando engordaram demais (embora não aumentam de massa, apenas de volume). E respeito a sua temperatura deve observar-se que a classificação estelar é, indo da mais quente à mais fria, a seguinte: O, B, A, F, G, K e M^†. Pode se ver então que a letra G da classificação indica que o Sol ocupa um lugar mais próximo das estrelas mais frias. O número 2 é uma subclasificação dentro do tipo G. E o número romano V indica que é uma anã. Supõe-se que o Universo está habitado maiormente por estrelas do tipo M, um pouco menos de Ks, aínda menos de Gs e assim em diante, formando um triângulo cuja base são as Ms e a ponta são as Os. Estando o Sol perto da base, o número de estrelas semelhantes deveria ser muito grande.

O conceito de que o Sol é medíocre vem de épocas anteriores a Sagan. Depois que Copérnico tirou o centro do Universo da Terra para coloca-lo dentro do Sol, as revoluções científicas sucederam-se con uma rapidez desconhecida e levaram à comprensão que o Cosmo é tão vasto que o Sol e sua Terra (esse pálido ponto azul) são insignificantes demais.

Mas o nosso Sol não seria tão medíocre na opinião de Guillermo González. E o presente post serve como introdução ao tema que pensamos abordar nas próximas entregas e que não trata só de Relações Sol - Terra, mas também da estabilidade do Sistema Solar e com ela da evolução da vida na Terra e das ameaças a sua existência, que é o objetivo central do Blog.

Keep tuned.

† A sequência da classificação espectral das estrelas é mesmo muito estranha e sua origem vem da ignorância dos primeiros astrônomos. Em seus primordios a lista estava na ordem alfabética! Para lembra-la, os estudantes anglofalantes usam a frase: Oh! Be A Fine Girl, Kiss Me!

Nêmesis, uma estrela silenciosamente mortal

Em fevereiro de 1984 David Raup e J. John Sepkoski Jr. apresentaram o estudo Periodicity of extinctions in the geologic past onde afirmam que a cada 26 milhões de anos acontece na Terra uma extinção massiva de especies. A ideia não era original, já que outros dois investigadores, Fisher e Arthur, previamente tinham sugerido algo semelhante. A novidade é que eles utilizaram uma base de dados mais extensa composta por animais marinhos (vertebrados, invertebrados y protozoários) que lhes permitiu analisar 250 milhões de anos da história recente.

Se esta periodicidade fica estabelecida, a implicação é que dificilmente suas causas sejam puramente biológicas e o ambiente deveria ter um papel preponderante. O ambiente aquí refere ao espaço exterior: Sol, estrelas, Galáxia. E periodicidade é sinônimo de órbita celeste. Rapidamente surgiram dois trabalhos que sugeriam a existência de uma estrela companheira do Sol, sua binária, Nêmesis, a estrela da morte. Para os gregos Nêmesis era a deusa que castigava os arrogantes; Aristóteles a definiu na Ética a Nicómaco como a resposta dolorosa para quem não merece a sua fortuna. Hoje em dia, nêmesis passou a ser um conceito ético: representa o pior enemigo de si próprio, aquele que é o nosso oposto, porém, também nosso semelhante, por exemplo Darth Vader/Anakin Skywalker e Luke Skywalker na saga de Star Wars.

Faz 25 anos, dois grupos de astrônomos fizeram as primeiras hipótesis sobre as características de Nêmesis. No mesmo número da revista Nature, de 19 de avril de 1984, Daniel P. Whitmire e Albert A. Jackson publicaram o trabalho Are periodic mass extinctions driven by a distant solar companion? (Nature 308, 713-715, doi:10.1038/308713a0). Em seu modelo Nêmesis encontra-se a uma distância máxima do Sol de 88.000 UA = 1,4 anos luz com uma órbita muito excêntrica que entra na Nuvem de Oort a cada 20.000 anos produzindo chuvas cometárias com uma periodicidade de 100.000 a 1.000.000 de anos. A estrela teria uma massa de entre 0,0002 a 0,07 massas solares. Por sua parte Marc Davis, Piet Hut e Richard A. Muller escreveram o artigo Extinction of species by periodic comet showers (Nature 308, 715 - 717, doi:10.1038/308715a0) e também concluem que uma anã marrón poderia estar orbitando em torno do Sol, con uma órbita moderadamente excêntrica, e a cada passagem próxima da Nuvem de Oort, uma chuva de um bilhão de cometas poderia ser produzida. No entanto eles calculam que não existe perigo de uma destas chuvas até dentro de 15 milhões de anos.

Desde 1984 distintos grupos de astrônomos buscam sem sucesso encontrar à silenciosa estrela mortal. Sempre chamou a atenção que o Sol, uma estrela ordinária, não tivesse companheira, já que mais da metade das estrelas são sistemas binários. Este fato alentou aínda mais a procura por Nêmesis. que ultimamente é realizada por meio dos grandes telescópios infravermelhos e os telescópios a bordo de satélites, mais preparados para a detecção de pequenas estrelas frias. Devemos ser honestos também e comentar que não todos os biólogos aceitam a periodicidade das extinções massivas, o que tira força à hipótese. Mas nunca ficaremos em paz por não encontra-la porque não teríamos como negar sua existência. E Nêmesis continuará a ser como a deusa grega que pode vir um día qualquer a castigar nossa arrogância.

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The bottom line: No post sobre a Nuvem de Oort comentamos que umas 10.000 estrelas passaram a uma distância tal que interagiram com a Nuvem desde que o Sistema Solar foi criado (dado obtido do artigo de Paul Weissman na Encyclopedy of Astronomy and Astrophysics, Nature Pub. Group). Levando em consideração que a idade do Sistema é de 4,5 bilhões de anos, a cado 450.000 anos deveria ter acontecido uma chuva de cometas... O que diminui a importância da romântica hipótese de Nêmesis.

Passagem Próxima de Pequeno Asteróide

O asteróide 2009 DD45, recentemente descoberto, teve hoje, 2 de março as 13:40 UT, sua maior aproximação à Terra, passando a uns 72.000 km de distância. Assim informou o site Space Weather que também indica que o pequeno objeto mede entre 30 e 40 m de diâmetro (semelhante ao suposto asteróide que caiu em Tunguska. Ver nossos posts sobre o tema.) e não oferece risco algúm de colisão com a Terra. A distância de 72.000 km pode ser considerada bastante pequena considerando que representa o dobro da órbita geoestacionária. De uma forma um pouco mais dramática, contabilizando que a Terra se desloca a 30 km/s no espaço, levaria 40 minutos para chegar até a órbita do asteróide, ou seja, se evitou a colisião por 40 minutos de tempo.