O clima da Terra foi afetado pelas nuvens interestelares?

Os cientistas vasculham a Terra e o céu em busca de pistas sobre a história climática do nosso planeta. Erupções vulcânicas poderosas e sustentadas podem alterar o clima por longos períodos de tempo, e a produção do Sol pode alterar o clima da Terra ao longo de milhões de anos.

Mas e as nuvens interestelares de hidrogênio? Podem estas regiões de gás e poeira mudar o clima da Terra quando o planeta as encontrar?

As nuvens interestelares não são todas iguais. Alguns são difusos, enquanto outros são muito mais densos. Uma nova pesquisa na Nature Astronomy diz que o nosso Sistema Solar pode ter passado por uma das nuvens densas há dois ou três milhões de anos. O efeito poderia ter alterado a química da atmosfera terrestre, afetando a formação de nuvens e o clima.

A pesquisa é “Uma possível exposição direta da Terra ao meio interestelar denso e frio de 2 a 3 milhões de anos atrás.” O autor principal é Merav Opher, do Instituto Radcliffe de Estudos Avançados da Universidade de Harvard e do Departamento de Astronomia da Universidade de Boston.

O Sol está se movendo através de uma grande cavidade no meio interestelar (ISM) chamada Bolha local. Dentro do LB, a produção solar do Sol cria um casulo chamado heliosfera. Ele protege o Sistema Solar da radiação cósmica.

Dentro do LB há mais do que apenas o Sol. Ele também contém outras estrelas, e o Nuvem interestelar local (LIC). O Sol tem se movido através do LIC e sairá dele em alguns milhares de anos. O LIC não é muito denso.

Mas nos últimos milhões de anos, à medida que o Sol atravessava a Bolha Local, encontrou nuvens que são muito mais densas que a LIC. Os investigadores examinaram o efeito que estes encontros tiveram na capacidade do Sol de criar um casulo para o Sistema Solar e que efeito isso teve na Terra.

“Aqui mostramos que no ISM que o Sol atravessou nos últimos milhões de anos, existem nuvens frias e compactas que poderiam ter afetado drasticamente a heliosfera. Exploramos um cenário em que o Sistema Solar passou por uma nuvem de gás frio há alguns milhões de anos”, escrevem Opher e os seus colegas.

A maior parte do que o Sol atravessa é ISM fino. O Sol se move constantemente através do fino ISM sem nenhum efeito. “Essas nuvens são abundantes ao redor do Sol, mas têm uma densidade muito baixa para contrair a heliosfera a distâncias <130au”, explicam os autores. Para efeito de comparação, o Cinturão de Kuiper se estende de 30 a 55 UA de distância do Sol.

No entanto, as nuvens mais densas no ISM são suficientemente densas para afectar dramaticamente a heliosfera protectora. “O ISM nas proximidades do Sistema Solar também abriga algumas nuvens raras, densas e frias que são chamadas de Fita Local de Nuvens Frias”, escrevem eles.

Uma das nuvens dessa faixa é chamada de Local Leo Cold Cloud (LLCC). É uma das maiores nuvens da faixa e os astrónomos estudaram-na extensivamente. Eles conhecem sua densidade e sua temperatura. Os pesquisadores não prestaram tanta atenção às outras nuvens da faixa, mas esperam que sejam semelhantes.

Os autores deste artigo dizem que há uma pequena chance, cerca de 1,3%, de que o Sol tenha passado pela cauda do LLCC. “Chamamos essa parte de Local Lynx of Cold Clouds (LxCCs). Os LxCCs representam quase metade de toda a massa do LRCC e são mais massivos do que o LLCC, mais bem estudado”, escrevem.

Há dúvidas sobre a natureza dessas nuvens no passado. “Observe que essas nuvens são estruturas anômalas e inexplicáveis ​​no ISM, e sua origem e física não são bem compreendidas”, escrevem os autores. O seu trabalho baseia-se na suposição de que não mudaram substancialmente nos 2 milhões de anos desde o suposto encontro. “Assumimos aqui que estas nuvens não sofreram qualquer mudança substancial nos últimos 2 meses, embora trabalhos futuros possam fornecer mais informações sobre a sua evolução.”

Os pesquisadores usaram simulações para estudar o efeito da nuvem densa na heliosfera e, por extensão, no nosso planeta. Eles dizem que a densidade de hidrogênio da nuvem empurrou para trás o Sol, encolhendo a heliosfera para um tamanho menor do que a órbita da Terra ao redor do Sol. Colocou o Sol e a Lua em contato com o ISM denso e frio. “Tal evento pode ter tido um impacto dramático no clima da Terra”, explicam.

O encontro é apoiado pela presença do radioisótopo ⁶⁰Fé na Terra. ⁶⁰O Fe é produzido predominantemente em supernovas e tem meia-vida de 2,6 milhões de anos. Pesquisas anteriores vincularam o ⁶⁰Fe até uma explosão de supernova, onde ficou entrincheirado em grãos de poeira e depois entregue à Terra. Também está presente na Lua. ²⁴⁴Pu foi entregue ao mesmo tempo, também em material ejetado de supernova.

Embora haja muita incerteza, os pesquisadores dizem que a deposição de ⁶⁰O Fe na Terra se alinha com a passagem hipotética do nosso Sistema Solar através de uma nuvem densa que comprimiu a heliosfera protetora, permitindo que os isótopos chegassem à Terra. “Nosso cenário proposto concorda com as evidências geológicas de ⁶⁰Fé e ²⁴⁴Isótopos de Pu indicam que a Terra esteve em contato direto com o ISM durante esse período”, escrevem eles.

Mas se uma supernova entregou os radioisótopos, teria de ter estado muito perto, e outras evidências desconsideram a fonte da supernova. “Uma explosão próxima de supernova contradiz o modelo recente de formação de bolhas locais”, explicam os autores. “O cenário não exige a absorção de ⁶⁰Fé e ²⁴⁴Pu em partículas de poeira que as transportam especificamente para a Terra, como o cenário com explosões de supernovas próximas.”

A questão central desta questão é: como isso afetou a Terra?

Um estudo aprofundado das consequências está fora do escopo desta pesquisa. A equipe comentou algumas possibilidades, ao mesmo tempo que alertou que muito pouca pesquisa foi feita sobre este assunto.

“Muito poucos trabalhos investigaram quantitativamente os efeitos climáticos de tais encontros no contexto de encontros com densas nuvens moleculares gigantes. Alguns argumentam que tais densidades elevadas esgotariam o ozono na atmosfera média (50-100 km) e eventualmente arrefeceriam a Terra”, escrevem.

É um salto, mas algumas pesquisas sugerem que este arrefecimento pode ter contribuído para a ascensão da nossa espécie. “A hipótese é que o surgimento da nossa espécie, o Homo sapiens, foi moldado pela necessidade de adaptação às mudanças climáticas. Com o encolhimento da heliosfera, a Terra foi exposta diretamente ao ISM”, escrevem.

Na sua conclusão, lembram-nos que a probabilidade de este encontro ter ocorrido é baixa. Mas não zero.

“As estrelas movem-se e agora este artigo mostra não só que elas se movem, mas que enfrentam mudanças drásticas”, disse Opher, professor de astronomia da Faculdade de Artes e Ciências da BU e membro do Centro de Física Espacial da Universidade.

“Embora a coincidência do movimento passado do Sol com estas nuvens raras seja verdadeiramente notável, a natureza turbulenta do ISM e o pequeno tamanho angular actual destas nuvens significam que a elipse do erro de localização passada é muito maior do que as nuvens e, na ausência de qualquer outra informações, a probabilidade de seu encontro é medida como baixa”, escrevem eles em sua conclusão. Cabe a trabalhos futuros aprofundar mais o assunto.

Mesmo que esse encontro específico não tenha acontecido, a pesquisa ainda é fascinante. Parece haver um número desconcertante de variáveis ​​que levaram até nós, e não é exagero imaginar que a passagem por nuvens densas no ISM desempenhou algum papel em algum momento.

“Só raramente a nossa vizinhança cósmica além do sistema solar afeta a vida na Terra”, disse Avi Loeb, diretor do Instituto de Teoria e Computação da Universidade de Harvard e coautor do artigo. “É emocionante descobrir que a nossa passagem através de nuvens densas há alguns milhões de anos poderia ter exposto a Terra a um fluxo muito maior de raios cósmicos e átomos de hidrogénio. Os nossos resultados abrem uma nova janela para a relação entre a evolução da vida na Terra e a nossa vizinhança cósmica.”

“Esperamos que o nosso trabalho atual incentive trabalhos futuros detalhando os efeitos climáticos devido ao encontro da heliosfera com o LRCC e as possíveis consequências para a evolução na Terra”, concluem os autores.