Formação da Terra
Cosmologia (formação do Universo)
Evolução estelar
Cosmogonia (formação do Sistema Solar)
Universo
Terra
Sol
Cosmologia
É o estudo do Universo como um todo.
Universo é tudo que:
Nos influenciou no passado
Nos influencia no presente
Nos influenciará no futuro
Big Bang
Big-bang
Ocorreu?
Como evoluiu?
Como será o futuro?
Pré-big-bang (!?!) Pós-big-bang
Existia?
Havia matéria?
Havia energia?
Como era? Óvulo
primordial
Interconversão entre
matéria e energia
m
a
E
E = (m+a).c2
Factível em
laboratório
atualmente
Ainda não foi possível obter em laboratório
Tocar matéria com antimatéria
E E
m
a
Comprimir
Explicação para o Big Bang
Koino-matéria
Anti-matéria
Luz
Tempo
Raio
do
Un
ive
rso
Presente
m + a E E = (m+a) c2
Futuro
É um corpo gasoso
no interior do qual
ocorrem reações de
fusão nuclear formando
elementos mais pesados.
O que é uma
estrela?
Pressão Térmica
Ar
frio
Balão com
mecha apagada
Devido à temperatura,
existe a pressão térmica.
Mecha acesa
(Des)equilíbrio
Estático
PT < PG
Contração
PT = PG
Equlíbrio
PT > PG
Expansão
PT = Pressão Térmica
PG = Pressão Gravitacional
Temperatura e cor superficiais
de uma estrela
60.000 K
30.000 K
9.500 K
7.200 K
6.000 K
5.250 K
3.850 KFria
Quente
Sol
E a Lua, como
se formou?
• Irmã da Terra
• Filha da Terra
• Namorada da Terra
• Irmã Siamesa da Terra
Vento Solar
Radiação (luz)
Radiação (calor)
Sol
Elétrons
Prótons
Partículas Alfa
(núcleos de Hélio)
Perda de massa pelo vento solar = 1 milhão de ton por segundo
Origem dos
Cometas
100 bilhões
de cometas
T
P
100 000 ua
Distância
entre Sol e Terra:
1 Unidade Astronômica
Nuvem
de Oort
1
ua
Cometa
West
Estrutura de um cometa
Rocha
recoberta
com gelo
de água e
de CO2
Cauda
gerada pelo
Vento Solar e
pela radiação
Calor
Cabeleira
de gás e poeira
Sol
Núcleo do
cometa Halley
~12 x 8 km
Sol e Planetas do
Sistema Solar
Em ordem de distância e em escala de tamanho
Mer
Vên Mar
Ter
Júp
Sat
Ura Net
Plu
Planetas
telúricos Planetas gasosos ou jovianos
S
o
l
Distribuição inicial dos
elementos químicos do
Sistema Solar
Elementos pesados
Elementos leves
Nebulosa
Solar
Redistribuição dos elementos
químicos do Sistema Solar
Antes da formação dos planetas
Depois da formação dos planetas
Redistribuição dos
elementos antes da
formação dos
planetas
Redistribuição
Formação dos planetas
Tempo
Redistribuição dos elementos
dependendo de seus pesos
atômicos
Elementos pesadosElementos levesPartículas de luz (fótons)
Redistribuição dos
elementos depois
da formação dos
planetas
Redistribuição
Formação dos planetas
Tempo
Sublimação de gelos
e evaporação de
materiais leves
Rochas, gelos
e elementos
leves
Rochas, gelos
e elementos
leves
Limpeza de gelos e
materiais leves
Mantém gelos
e elementos
levesPerde gelos
e elementos leves
Rochas, gelos
e elementos
leves
As 4 forças da natureza
m m’
GRAVITACIONAL: ocorre entre dois corpos com massas
FF
q q’
ELETROMAGNÉTICA: associada com cargas elétricas/fótons
FF
FORTE: (intranuclear) mantém o núcleo atômico agregado
Núcleo
Atômico
Próton
Nêutron
FRACA: (decaimento beta) permite a radiatividade beta
Elétron
n = p e
Átomos, moléculas, grãos,
planetesimais
+
Átomos Molécula
+
Estrutura
cristalina
ou amorfa
+
Grão
+
Planetesimal
Formação da
Terra
Agregação de
Planetesimais
“Bebê” Terra:
meio pastosa e
muito quente
“Feto”
Terra
Região
interna
pastosa
e quente
Crosta
sólida e
mais fria
“Criança” Terra
R.F. Moulton
T.C. Chamberlin
C.F. Weizsäcker
Criando a atmosfera da Terra
Erupção
vulcânica
Liberou gases
presos nos
materiais do
interior da Terra
Atmosfera Atmosfera
sem oxigênio
Uso do oxigênio livre
Atmosfera
O2 + 2 Fe 2 FeO
Só quando todo o Ferro livre na
crosta terrestre foi oxidado é que
começou a haver Oxigênio livre na
atmosfera
Resultado de
erupções vulcânicas
Componente original
da crosta terrestre
Componente atual da
crosta terrestre
CO2
O2
Fe
Empobrecimento de CO2 na
atmosfera
CO2 + CaSiO3 SiO2 + CaCO3
Dióxido de
carbono
Silicato de
cálcio(tipo de rocha)
Carbonato de
cálcio(mármore)
Quartzo(areia)
Processos para o enriquecimento
de O2 na atmosfera
Atmosfera
e,
2_ Predominantemente,
por fotossíntese.
1_ Desintegração de moléculas
de água, por UV,
entre 100 e 200 km de altura
UV
2 H2O + UV 2 H2 + O2
H2
O2
Fotossíntese
Luz
CO2 O2
Ág
ua
Sais
min
era
is
Glu
cíd
ios
Lip
ídio
s
Mo
lécu
las a
zo
tad
as
Algas e
plantas primitivas
SolEstrela madura
Proto-
estrela
FetoAdoles-
cênciaVelhiceVida adulta
Idade do Sol :
4,52 Bilhões de anos
Hoje
A Gigante Vermelha Sol
R=750.000 km
d = 150.000.000 km
Terra
Hoje
d 150.000.000 km
Num futuro muito distante
( 4,5 bilhões de anos )
Evolução para Nebulosa
Planetária e Anã Branca
Gigante
vermelha
Nebulosa
Planetária
Visão de uma
Nebulosa Planetária
Anã
Branca
Classificação mássica das
estrelas
Massas
solares(aproximadas)
0,08 4 8
Peso
Leve
0
Peso
MédioPeso
Pesado
Peso
Pena
Planeta
(anã-marron)
Evolução de
estrelaspeso
médio
Nuvem
Inicial
H → He + g
Fe + g→ ?
C → O + g
Estrela de
nêutrons
He → C + g
Si → Fe + g
O → Si + g
HHeC
Si
Fe
O
n
Prótons + Elétrons Nêutrons
Estrutura
inicial de uma
estrela de
nêutrons
HHeC
Si
Fe
O
n
Estrela de
nêutronsPrótons + Elétrons Nêutrons
Raio dezenas de km
Densidade bilhões de ton/cm3
Estrela Supernova
He C O Si
Fe
... Cu Ag Pt
Au Pb U ...
Elementos
mais
pesados
Carbono
Explosão
catastrófica
Morte de estrelas
Antes Depois
Galáxia
parecida com a
Nossa Galáxia
Supernova 1987A
( Grande Nuvem de Magalhães )
Remanescente de Supernova
Nebulosa do Caranguejo( Constelação do Touro )
Visão atual da
supernova vista
pelos chineses
em 1054
Evolução de uma estrela
peso pesado
Proto
estrelaSuper
gigante
vermelha
Pressão Gravitacional > Pressão Térmica
Reação
de fusão
nuclear
?Colapso
gravitacional
Evolução de uma estrela segundo sua massa
Peso
Leve
Peso
Médio
Peso
Pesado
Nebulosa
Gigante
Vermelha
Super
Gigante
Vermelha
Super
Gigante
Vermelha
Super
Gigante
Azul
Nebulosa
Planetária
Anã
Branca
Massa
Marron
Estrela
de
NêutronsMassa
Marron
Estrela
Supernova
Nebulosa
Buraco
Negro
?
Peso
Pena
Massa
Marron
Se o Sol é uma estrela
peso leve, sem poder
gerar Ferro, por exemplo,
então
como surgiram os
elementos pesados do
Sistema solar?
Sol: uma estrela de segunda mão
H
H
Nebulosa
solar
Nebulosa
vizinha
H
Estrela
Supergigante
H
Supernova
He C O Si Fe
... Cu Ag Pt Au Pb U ...
Estrela
remanescente
?
Nebulosa
enriquecida
Reciclagem
de estrelas
Nebulosa
primordial
Peso
Médio Super
Gigante
Vermelha
Super
Gigante
Azul
Estrela
Supernova
Super
Gigante
Azul
Reações
de fusão
nuclear
Sistema Solar