Durante muitos anos, os cientistas previram que muitos dos elementos que são ingredientes cruciais para a vida , como o enxofre e o azoto, chegaram pela primeira vez à Terra quando objetos do tipo asteroide que os transportavam colidiram com a superfície do nosso planeta.

Mas uma nova investigação publicada pela nossa equipa na Science Advances sugere que muitos destes elementos, chamados voláteis, podem ter existido na Terra desde o início, enquanto esta se formava num planeta.

Os voláteis evaporam mais rapidamente do que outros elementos. Exemplos comuns incluem carbono, hidrogênio e nitrogênio, embora nossa pesquisa tenha se concentrado em um grupo chamado calcogênios . Enxofre, selênio e telúrio são todos calcogênios.

Compreender como estes elementos voláteis chegaram à Terra ajuda cientistas planetários como nós a compreender melhor a história geológica da Terra e pode ensinar-nos mais sobre a habitabilidade dos planetas terrestres fora da Terra.

A popular teoria do “folheado tardio” prevê que a Terra se formou primeiro a partir de materiais com baixo teor de voláteis . Após a formação do núcleo da Terra, diz a teoria, o planeta adquiriu substâncias voláteis quando corpos ricos em substâncias voláteis do sistema solar exterior atingiram a superfície.

Esses objetos trouxeram cerca de meio por cento da massa da Terra . Se a teoria do verniz tardio estiver correta, então a maioria dos elementos que constituem a vida chegaram à Terra algum tempo depois da formação do núcleo da Terra .

Mas a nossa nova investigação sugere que a Terra teve todos os seus elementos voláteis essenciais à vida desde o início, durante a formação do planeta. Estes resultados desafiam a teoria do verniz tardio e são consistentes com outro estudo que traça a origem da água na Terra .

Para estudar a origem dos voláteis na Terra, utilizamos uma técnica computacional chamada cálculo de primeiros princípios . Esta técnica descreve o comportamento dos isótopos , que são átomos de um elemento que possuem números variados de nêutrons. Você pode pensar em um elemento como uma família – cada átomo tem o mesmo número de prótons, mas diferentes primos isótopos têm diferentes números de nêutrons.

Diferentes isótopos comportaram-se de maneira ligeiramente diferente durante cada estágio da formação da Terra. E os isótopos deixaram uma assinatura após cada estágio de formação que os cientistas podem usar como uma espécie de impressão digital para rastrear onde estavam durante a formação da Terra.

O cálculo dos primeiros princípios permitiu-nos calcular quais assinaturas isotópicas esperaríamos ver para diferentes calcogênios, dependendo de como a Terra se formou. Executamos alguns modelos e comparamos nossas previsões de isótopos para cada modelo com as medições reais de isótopos de calcogênio na Terra.

Embora os calcogênios sejam interessantes de estudar, pesquisas futuras devem examinar outros voláteis essenciais para a vida, como o nitrogênio. E mais pesquisas sobre como estes voláteis se comportam sob condições extremas poderiam ajudar-nos a saber mais sobre como os isótopos se comportavam durante cada uma das fases de crescimento da formação da Terra.

Esperamos também utilizar esta abordagem para ver se alguns exoplanetas – planetas além do nosso sistema solar – poderiam ser habitáveis para a vida.