Ainda não temos uma compreensão completa da evolução do sistema Terra-Lua

A lua está atualmente se afastando 3,8 cm da Terra a cada ano. Crédito da imagem: Shutterstock

Olhando para a lua no céu noturno, você nunca imaginaria que ela está se afastando lentamente da Terra. Mas sabemos do contrário. Em 1969, as missões Apollo da NASA instalaram painéis refletivos na lua. Estes painéis mostraram que a lua está atualmente se movendo 3,8 cm para longe da Terra a cada ano.

Recentemente, descobrimos o lugar perfeito para descobrir a história de longo prazo de nossa lua em declínio. E não é do estudo da própria lua, mas da leitura de sinais em antigas camadas de rocha na Terra.

Leitura entre as camadas

No belo Parque Nacional Karijini no oeste da Austrália, alguns desfiladeiros cortam sedimentos em camadas ritmadas de 2,5 bilhões de anos. Esses sedimentos são formações de ferro em faixas, compreendendo camadas distintas de minerais ricos em ferro e sílica uma vez amplamente depositado no fundo do oceano e agora encontrado nas partes mais antigas da crosta terrestre.

Exposições de penhascos em Joffre Falls mostram como camadas de formação ferrífera marrom-avermelhada com menos de um metro de espessura são alternadas, em intervalos regulares, por horizontes mais escuros e mais finos.

O desfiladeiro de Joffre no Parque Nacional Karijini, no oeste da Austrália, mostrando alternâncias regulares entre rocha mais dura marrom-avermelhada e uma rocha mais macia e rica em argila (indicada pelas setas) com uma espessura média de 85 cm. Essas alternâncias são atribuídas a mudanças climáticas passadas induzidas por variações na excentricidade da órbita da Terra. Crédito da imagem: Frits Hilgen/Joshua Davies/Margriet Lantink

Os intervalos mais escuros são compostos por um tipo de rocha mais mole e mais suscetível à erosão. Um olhar mais atento aos afloramentos revela a presença de uma variação adicionalmente regular e em menor escala. As superfícies rochosas, que foram polidas pela água sazonal do rio que atravessa o desfiladeiro, revelam um padrão de camadas alternadas de branco, avermelhado e cinza-azulado.

Em 1972, o geólogo australiano AF Trendall levantou a questão sobre a origem das diferentes escalas de padrões cíclicos e recorrentes visíveis nestas camadas de rochas antigas. Ele sugeriu que os padrões podem estar relacionados a variações passadas no clima induzidas pelos chamados "ciclos de Milankovitch".

Mudanças climáticas cíclicas

Os ciclos de Milankovitch descrevem como pequenas mudanças periódicas na forma da órbita da Terra e a orientação de seu eixo influenciam a distribuição da luz solar recebida pela Terra ao longo de anos.

Neste momento, os ciclos dominantes de Milankovitch mudam a cada 400.000 anos, 100.000 anos, 41.000 anos e 21.000 anos. Essas variações exercem um forte controle sobre nosso clima por longos períodos de tempo.

Camadas ritmicamente alternadas de rocha branca, avermelhada e/ou cinza-azulada com uma espessura média de cerca de 10 cm (ver setas). As alternâncias, interpretadas como um sinal do ciclo de precessão da Terra, nos ajudam a estimar a distância entre a Terra e a Lua há 2,46 bilhões de anos. Crédito da imagem: Frits Hilgen/Joshua Davies/Margriet Lantink

Os principais exemplos da influência do clima de Milankovitch no passado são a ocorrência de frio extremo ou períodos quentes, bem como mais úmido ou condições climáticas regionais mais secas.

Essas mudanças climáticas alteraram significativamente as condições na superfície da Terra, como o tamanho dos lagos. Eles são a explicação para o esverdeamento periódico do deserto do Saara e baixos níveis de oxigênio no oceano profundo. Os ciclos de Milankovitch também influenciaram a migração e evolução da flora e fauna incluindo nossa própria espécie.

E as assinaturas dessas mudanças podem ser lidas através de mudanças cíclicas em rochas sedimentares.

Oscilações gravadas

A distância entre a Terra e a Lua está diretamente relacionada à frequência de um dos ciclos de Milankovitch, o ciclo de precessão climática. Este ciclo surge do movimento de precessão (oscilação) ou mudança de orientação do eixo de rotação da Terra ao longo do tempo. Este ciclo atualmente tem uma duração de ~21.000 anos, mas esse período teria sido mais curto no passado, quando a lua estava mais próxima da Terra.

Isso significa que, se pudermos primeiro encontrar os ciclos de Milankovitch em sedimentos antigos e depois encontrar um sinal da oscilação da Terra e estabelecer seu período, podemos estimar a distância entre a Terra e a Lua no momento em que os sedimentos foram depositados.

Nossa pesquisa anterior mostrou que os ciclos de Milankovitch podem ser preservados em uma antiga formação de ferro em faixas na África do Sul, apoiando assim a teoria de Trendall.

As formações ferríferas da Austrália provavelmente foram depositadas no mesmo oceano como as rochas sul-africanas, cerca de 2,5 bilhões de anos atrás. No entanto, as variações cíclicas nas rochas australianas são mais bem expostas, permitindo-nos estudar as variações com uma resolução muito maior.

Nossa análise da formação ferrífera australiana mostrou que as rochas continham múltiplas escalas de variações cíclicas que se repetem aproximadamente em intervalos de 10 e 85 cm (4 e 33 polegadas). Ao combinar essas espessuras com a velocidade com que os sedimentos foram depositados, descobrimos que essas variações cíclicas ocorreram aproximadamente a cada 11.000 anos e 100.000 anos.

Portanto, nossa análise sugeriu que o ciclo de 11.000 observado nas rochas provavelmente está relacionado ao ciclo de precessão climática, tendo um período muito mais curto do que os atuais ~21.000 anos. Em seguida, usamos esse sinal de precessão para calcular a distância entre a Terra e a Lua há 2,46 bilhões de anos.

Descobrimos que a lua estava cerca de 60.000 quilômetros mais perto da Terra há 2,46 bilhões de anos. Crédito da imagem: Shutterstock

Descobrimos que a lua estava cerca de 60.000 quilômetros (37.280 milhas) mais perto da Terra (essa distância é cerca de 1,5 vezes a circunferência da Terra). Isso tornaria a duração de um dia muito mais curta do que é agora, em aproximadamente 17 horas, em vez das atuais 24 horas.

Entendendo a dinâmica do sistema solar

Pesquisas em astronomia forneceram modelos para a formação do nosso sistema solar, e observações das condições atuais.

Nosso estudo e algumas outras pesquisas representa um dos únicos métodos para obter dados reais sobre a evolução do nosso sistema solar, e será crucial para futuros modelos do sistema Terra-Lua.

É incrível que a dinâmica passada do sistema solar possa ser determinada a partir de pequenas variações em rochas sedimentares antigas. No entanto, um dado importante não nos dá uma compreensão completa da evolução do sistema Terra-Lua.

Agora precisamos de outros dados confiáveis ??e novas abordagens de modelagem para traçar a evolução da lua ao longo do tempo. E nossa equipe de pesquisa já começou a busca pelo próximo conjunto de rochas que podem nos ajudar a descobrir mais pistas sobre a história do sistema solar.

Joshua Davies, Professor de Ciências da Terra e da Atmosfera, Université du Québec à Montréal (UQAM)

Referência:

DAVIES, joshua; LANTINK, Margriet. Our moon has been slowly drifting away from Earth over the past 2.5 billion years. The Conversation, 10, out. 2022. Disponível em: <https://theconversation.com/our-moon-has-been-slowly-drifting-away-from-earth-over-the-past-2-5-billion-years-189937>. Acesso em: 17, out. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.