Eu culpo Júpiter pela extinção dos dinossauros
Há 65 milhões de anos, um enorme asteróide atingiu a Terra. Júpiter não apenas não o impediu, mas provavelmente causou o próprio impacto.- Cerca de 65 milhões de anos atrás, um asteróide atingiu a Terra, causando a quinta grande extinção em massa do nosso planeta desde a explosão do Cambriano.
- Muitos se perguntam por que Júpiter, que supostamente protege os planetas internos de impactos catastróficos, não foi capaz de proteger a Terra deste.
- Acontece que pensar está totalmente errado; Júpiter é um perigo existencial para a Terra, tornando os impactos muito mais prováveis. Eis por que nosso Sistema Solar não tem necessariamente 'sorte' de ter Júpiter.
Uma das maiores ameaças existenciais à vida na Terra é um impacto cósmico gigante. Seja de um asteróide, cometa ou intruso interestelar, uma colisão energética o suficiente com a Terra - típica de objetos de alguns quilômetros ou maiores - poderia facilmente causar um evento de extinção em massa e possivelmente esterilizar completamente um mundo vivo, trazendo um fim a uma cadeia de vida multibilionária. Esses eventos aconteceram em todo o Universo e até mesmo em nosso Sistema Solar por muitos bilhões de anos. Mais notavelmente, 65 milhões de anos atrás, um grande asteróide impactou a Terra, causando a 5ª grande extinção em massa desde a explosão do Cambriano e destruindo 70% de todas as espécies terrestres, incluindo todos os dinossauros não aviários.
A sabedoria convencional há muito tempo diz que nosso Sistema Solar é adequado para a vida porque possuímos um escudo cósmico contra esses objetos que impactam a Terra: Júpiter. O planeta mais massivo do nosso Sistema Solar experimenta essas colisões mais de 10.000 vezes mais do que a Terra, servindo como nosso grande protetor. Só que essa linha de pensamento está toda errada. presença de Júpiter realmente torna essas colisões muito mais prováveis na Terra, e há mais de 70% de chance de que a extinção K-Pg não teria ocorrido sem Júpiter. Eis por que é correto culpar Júpiter pela extinção dos dinossauros.
Aqui na Terra, a cratera Chicxulub é uma das maiores crateras de impacto antigas já encontradas, com um diâmetro de 180 quilômetros. O impacto do oceano raso causou um evento de extinção em massa aqui na Terra; a criação da cratera Pohl em Marte pode ter sido bastante semelhante há cerca de 3,4 bilhões de anos. Ambos os eventos foram provavelmente o resultado de um objeto sendo perturbado por um planeta grande e massivo, ao invés de apenas uma chance aleatória.De todos os corpos maciços que orbitam o Sol, nenhum deles é atingido perto da frequência de Júpiter. Foi apenas no século 17 que o telescópio foi utilizado pela primeira vez para fins astronômicos e, apesar de sua natureza primitiva, o primeiro impacto suspeito em Júpiter foi observado já em 1690, quando as observações de Giovanni Cassini de Júpiter revelou uma região escurecida que persistiu por 18 dias. Por causa do grande tamanho de Júpiter (125 vezes a área da superfície da Terra) e intensa atração gravitacional (cerca de 318 vezes mais forte que a da Terra), faz todo o sentido que Júpiter seja impactado com muito mais frequência do que a Terra.
Essa expectativa foi confirmada ruidosamente nos últimos 45 anos, começando com o primeiro sobrevôo da Voyager 1 em Júpiter em 1979. Uma breve “faixa” atmosférica apareceu em um dos quadros da câmera da Voyager 1, representando uma captura do primeiro bólido visto em o processo de atingir Júpiter. Então, 15 anos depois, o cometa Shoemaker-Levy 9 revolucionou nossa compreensão das colisões no Sistema Solar, quando um objeto de 2 a 5 quilômetros de largura aproximou-se de Júpiter, foi rasgado em pelo menos 21 pedaços pelas forças de maré de Júpiter e, em seguida, atingiu o planeta, deixando cicatrizes que persistiram por meses. No tempo subseqüente desde então, 10 impactos jovianos adicionais foram gravadas.
Desenho de Júpiter em 1690 por G. D. Cassini, relatado em 1692 e destacado em 1997 por Isshi Tabe, Jun-ichi Watanabe e Michiwo Jimbo. Este foi o primeiro evento registrado do que agora se pensa ter sido um impacto, provavelmente de um objeto cometário, em Júpiter.Com base apenas em cometas, pode-se concluir que Júpiter pode experimentar um impacto significativo na escala de Shoemaker-Levy uma vez a cada 500-1000 anos, enquanto a Terra experimentará apenas um, no máximo, a cada vários milhões de anos. Mas não foi um cometa que acabou com os dinossauros; certamente era um asteróide, com a principal evidência proveniente da fina camada de material rico em irídio encontrada em todo o mundo que remonta a esse evento. Das observações combinadas de:
- a energia do impactor,
- o tamanho da cratera (Chicxulub) criada pelo impacto,
- e as abundâncias dos elementos que foram depositados pelo impacto,
é inequívoco que um objeto rico em rocha, como um asteroide, e não um objeto rico em gelo, como um cometa, foi o culpado.
E então, sobre asteróides (encontrados no interior de Júpiter), centauros (encontrados no exterior de Júpiter, mas no interior de Netuno), troianos (orbitando em torno dos pontos Lagrange L4 e L5 de Júpiter) e outros objetos dentro do Sistema Solar. Júpiter realmente oferece um efeito protetor para a Terra, como tem sido amplamente assumido, ou contra-intuitivamente torna os impactos mais prováveis?
Assim que foi possível, muitos dos mesmos cientistas que estudaram o impacto Shoemaker-Levy 9 de Júpiter com o Telescópio Espacial Hubble retornaram suas miras ao mundo joviano 15 anos depois, a fim de capturar as consequências de outro grande impacto. Desta vez, em 2009, foi um impacto de asteróide de aproximadamente 300 metros de diâmetro. Isso liberou mais energia do que qualquer impacto de asteroide na história humana registrada na Terra.Pode-se pensar que a melhor maneira de determinar a resposta é simplesmente observar os objetos que existem atualmente no Sistema Solar. Afinal, na ausência de quaisquer outros corpos massivos, faz sentido intuir que os corpos pequenos e de baixa massa em todo o Sistema Solar simplesmente continuariam em suas trajetórias elípticas quase aleatórias até que suas interações gravitacionais com outros corpos perturbassem suas órbitas, permitindo que eles se tornem perigos potenciais para a Terra.
E certamente existem inúmeras populações de objetos que Júpiter mantém longe da Terra de maneira muito eficaz. Cada objeto que atinge Júpiter é um objeto que não representa mais um perigo para a Terra. Todo corpo troiano, orbitando à frente ou atrás de Júpiter, é mantido longe da Terra com segurança pela presença de Júpiter. E uma rica classe de asteróides, o grupo Hilda (que soma mais de 5.000), é conduzido por Júpiter em uma ressonância 3:2 com o planeta gigante, onde eles são mantidos longe da Terra a uma distância estável de aproximadamente 600 milhões de km do Sol.
Com tudo isso em mente, fica muito claro que Júpiter oferece algum conjunto de efeitos protetores para a Terra.
Além dos dois grupos de asteroides troianos (verdes, originalmente denominados “gregos” e “troianos”), há também os Hildas: um conjunto de asteroides que orbitam em ressonância 3:2 com Júpiter. Os troianos (e gregos), assim como os Hildas, são conduzidos com segurança para essas órbitas quase estáveis que não cruzarão as da Terra.Mas isso é suficiente para compensar os efeitos destrutivos que a própria existência de Júpiter tem em nosso planeta?
Durante séculos, tem sido a sabedoria convencional que o efeito dominante de Júpiter é pastorear com segurança os asteróides, mantendo a Terra relativamente segura e protegida. Muitos até presumiram que mundos semelhantes a Júpiter são necessários para permitir a estabilidade da atividade biológica em mundos semelhantes à Terra, conjecturando que uma espécie tão complexa, diferenciada e inteligente quanto os seres humanos nunca seria capaz de evoluir em mundos que foram atingidos mais freqüentemente por eventos de nível de extinção. “Sem a proteção de Júpiter”, eles se perguntavam, “seria possível que existíssemos?”
Mas essa não é necessariamente a pergunta certa. Afinal, qualquer objeto que exerça uma força gravitacional terá a capacidade de perturbar uma órbita estável – planetas, luas, asteróides e massas menores – e redirecionar sua trajetória de uma que não cruza a órbita da Terra para outra que cruza. A questão não é se a vida inteligente é possível sem um mundo semelhante a Júpiter, mas se Júpiter é realmente protetor ou destrutivo para os outros mundos dentro de seu sistema: seja nosso amigo ou inimigo?
Esta animação mostra as vistas únicas de infravermelho próximo do JWST de Júpiter. Além das bandas, a grande mancha vermelha e a “névoa atmosférica” visível no limite diurno/noturno de Júpiter, várias luas, anéis e feições aurorais são vistas e rotuladas. Júpiter tem apenas 11,2 vezes o raio da Terra, mas tem mais de 300 vezes a gravidade da Terra, fazendo com que atraia muitos objetos para ele, mas também causando grandes efeitos perturbadores nos objetos em sua vizinhança, como o cinturão de asteróides.A maneira de considerar isso – pelo menos, do ponto de vista científico – é modelar uma ampla variedade de objetos em locais por todo o Sistema Solar e ver como eles evoluem à medida que você varia parâmetros como a presença ou ausência de um planeta massivo. , e como as propriedades desse planeta, como:
- sua massa,
- sua excentricidade orbital,
- e sua posição no Sistema Solar,
todos afetam o número de impactos que se esperaria em um planeta localizado onde a Terra está.
Isso foi considerado pela primeira vez pela equipe de Jonti Horner e Barrie Jones em 2008 , onde simularam o número de impactos ao longo do tempo que se esperaria na Terra de objetos perturbados dentro do cinturão de asteróides. Eles variaram a massa hipotética de Júpiter e incluíram o caso em que foi totalmente removido.
Eles seguiram isso com um estudo de 2009 que considerou como afetou a população Centauro do objeto, e então com outro estudo em 2011 que considerou variações não apenas na massa de um planeta semelhante a Júpiter, mas também na excentricidade da órbita e na inclinação da órbita de tal planeta. O que aprendemos com este estudo foi o início de algo notável, que virou de cabeça para baixo nossas suposições padrão.
Isso mostra os resultados relativos das simulações dos impactos do cinturão de asteróides na Terra de um planeta joviano de massas variadas (eixo x) com excentricidades orbitais de 0,01 (verde), 0,0488 (preto, que corresponde à excentricidade real de Júpiter) e 0,10 (vermelho). ). Observe que a taxa de colisão atinge um pico logo abaixo da massa de Saturno e que uma grande excentricidade e uma combinação de alta massa podem ser devastadoras.Acima, você pode ver o que considero o resultado mais importante: o fluxo relativo de asteróides que atingiriam a Terra como resultado da variação da massa de Júpiter (de 0, à esquerda, a 2 massas de Júpiter à direita) para excentricidades de 0,01 (baixo , verde), 0,0488 (real, preto) e 0,10 (alto, vermelho).
Como você pode ver, o “Júpiter real” de um planeta com 1 massa de Júpiter na curva verde corresponde a um valor significativamente maior do que o cenário “sem Júpiter” (ou massa = 0) por uma grande margem. Quando calculamos a taxa de colisão em um planeta localizado onde está a Terra, os estudos descobriram que a taxa é 350% maior com Júpiter em comparação com um cenário sem nenhum planeta desse tipo em sua localização.
Mas, curiosamente, esse não é o melhor nem o pior cenário. Se você se concentrar em variar a massa do hipotético mundo semelhante a Júpiter, descobrirá que o maior aumento de colisões vem de um planeta com 20-30% da massa de Júpiter e que o aumento é menos severo para massas maiores e menores. Se, em vez disso, você se concentrar em variar a excentricidade, descobrirá que as excentricidades mais baixas (próximas de 0) são melhores, mas se você aumentar a excentricidade severamente - e isso significa apenas o dobro da excentricidade real de Júpiter - então os análogos de Júpiter de massa maior são tão catastróficos como os de menor massa.
A taxa de impacto esperada do cinturão de asteróides em um objeto localizado na Terra com a presença de Júpiter com inclinação de 1,3°, 5° ou 25°, em função da massa do planeta semelhante a Júpiter. Observe que, para inclinações muito altas, a taxa de impacto é grande o suficiente para limpar completamente o cinturão de asteróides durante a vida útil de sua estrela-mãe.Se, em vez de variar a excentricidade de um planeta parecido com Júpiter, você variasse sua inclinação, descobriria que estar no plano do Sistema Solar é como obter a menor taxa de colisão do cinturão de asteroides. No entanto, e é aqui que as coisas ficam interessantes, conforme você aumenta a inclinação do observado (1,3°, em preto) para um hipotético 5° (verde) ou incríveis 25° (vermelho), você obtém taxas de impacto muito, muito maiores . Nesse caso, as taxas são tão altas para uma órbita severamente inclinada que algo que não ocorreria apenas para massas ou excentricidades variadas: a taxa de colisão com a Terra primitiva seria tão grande que, quando bilhões de anos se passaram, todo o o cinturão de asteróides teria sido limpo!
Em outras palavras, há cenários em que, a longo prazo, um planeta gigante pode ter um efeito protetor líquido, mas também há um grande número de cenários em que um planeta gigante pode realmente levar a um conjunto de condições mais perigosas do que se não havia nenhum planeta gigante presente.
Viaje pelo Universo com o astrofísico Ethan Siegel. Os assinantes receberão a newsletter todos os sábados. Todos a bordo!Quando levamos em consideração todos esses fatores - massa, excentricidade, inclinação orbital, etc. - para o nosso Sistema Solar real, o que aprendemos sobre a taxa de eventos de impactos catastróficos na Terra?
A animação mostra um mapeamento das posições de objetos conhecidos próximos da Terra (NEOs) em pontos no tempo nos últimos 20 anos e termina com um mapa de todos os asteroides conhecidos em janeiro de 2018. Embora Júpiter absorva muitos asteroides e cometas, ele pode também os redireciona, potencialmente colocando ainda mais em perigo a Terra.Isso significa que mais de 70% de todos os asteróides que cruzam a Terra e todos os asteróides que atingem a Terra não ocorreriam sem Júpiter. Significa que Saturno, apesar de estar com o dobro da distância do Sol que Júpiter está, é muito mais importante que Júpiter por conduzir objetos semelhantes a centauros e cometas do Sistema Solar externo para o Sistema Solar interno e pode até desempenhar um papel importante na perturbação do cinturão de asteroides. E isso significa que um enorme gigante gasoso com uma alta inclinação orbital é realmente o único cenário com um efeito protetor líquido, e que praticamente qualquer outro planeta gigante gasoso teria aumentado a taxa de impacto na Terra, em vez de nos proteger como um todo.
Em outras palavras, Júpiter não é um escudo. Os planetas semelhantes a Júpiter não protegem os mundos nos limites internos de um sistema estelar e, na verdade, fazem o oposto. Ter um planeta parecido com Júpiter onde está representa um grande perigo para a Terra, aumentando a taxa de colisão do cinturão de asteróides em mais de três vezes o que seria sem esse planeta. E todos os planetas gigantes gasosos em nosso Sistema Solar ajudam a trazer material da periferia do Sistema Solar, potencialmente trazendo água e moléculas orgânicas para a superfície de uma Terra jovem.
Concepção artística de meteoros impactando a Terra antiga. Alguns cientistas acham que tais impactos podem ter fornecido água e outras moléculas úteis para a vida emergente na Terra, enquanto outros pensam que a formação da própria Terra forneceu todas as sementes necessárias para o surgimento da vida, e que a vida se desenvolveu apesar, e não por causa de , esses impactos de meteoros.Com base apenas nesses estudos, é razoável concluir que cerca de 72% de todos os asteróides que já atingiram a Terra - incluindo, mais provavelmente, o impactor que causou a 5ª grande extinção em massa da Terra - não teriam atingido a Terra se não fosse por a influência de Júpiter. Apesar do grande tamanho de Júpiter e sua propensão a atrair objetos em sua direção, ele tem um efeito destrutivo na Terra, aumentando enormemente a taxa de colisão de asteróides. Além disso, todos os planetas exteriores, particularmente Saturno, aumentam as taxas de impacto de cometas e centauros, colocando ainda mais em perigo a Terra. A noção de que Júpiter tem um efeito protetor líquido sobre nós é um mito, e foi destruído por uma investigação científica completa.
No entanto, isso não significa que ter gigantes gasosos não seja benéfico para a formação e evolução da vida em um mundo interior terrestre. A combinação de:
- aprimorando o bombardeio inicial de material rico em voláteis, incluindo água e orgânicos,
- aumentando a taxa de impacto causadora de extinção, abrindo novos nichos ecológicos para a vida sobrevivente,
- e o potencial de reduzir a taxa de impacto geral em horários muito tardios, o que não ocorre aqui, mas pode ocorrer em outros lugares,
pode resultar em uma receita para atividade biológica avançada e inteligente em um mundo não tão diferente do nosso. Embora Júpiter seja provavelmente o culpado pelo evento de impacto que eliminou os dinossauros, nosso próprio interesse na ascensão dos mamíferos pode significar que devemos creditar nossa existência a ele.
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