O PROBLEMA DA FUGA DO HÉLIO
Larry Vardyman, Ph.D.
A explicação padronizada
evolucionista-uniformitariana da origem da atmosfera da terra é a soltura de
gases de combinações voláteis da terra sólida,¹ e a sua modificação através da
fuga de gases e processos biológicos.2 Supostamente, esses processos ocorreram
num período de 4,5 bilhões de anos. Muitos problemas, contudo, surgem quando
tentamos reconciliar a composição e os processos, na atmosfera de hoje, com os
princípios básicos desse modelo. Por exemplo, a composição de nenhuma atmosfera
planetária, no sistema solar, combina com o pressuposto material primordial,
que supostamente teria formado a original nebulosa, mesmo depois que complexos
roteiros de aquecimento, recombinações, soltura de gases e fuga são
considerados. A controvérsia continua quanto à atmosfera original da terra, se
era redutora ou oxidante. Não sabemos com certeza como o dióxido de carbono
mantém o seu equilíbrio ou por que o dióxido de carbono mantém o seu equilíbrio
ou por que ele aumentou nos últimos anos, nem está claro por que o metano é tão
abundante na terra.
Um dos problemas mais intrigantes
do modelo evolucionista tem sido a tentativa de explicar por que não existe
maior quantidade de hélio na atmosfera de hoje, se a terra já existe há 4,5
bilhões de anos. Este artigo vai explorar esse problema e sugerir uma
alternativa para o modelo evolucionista.
Fontes de Hélio
A atmosfera da terra é
predominantemente de nitrogênio (78%) e oxigênio (21%). Também contém muitos
outros constituintes menos importantes. O quadro no 1 apresenta alguns deles
segundo Walker.
O modelo
evolucionista-uniformítariano da origem da atmosfera presume que não houve
gases primordiais, mas que eles todos foram soltos pela terra sólida. Uma das
fontes do hélio na atmosfera de hoje são, segundo geralmente se aceita, os
processos em andamento na crosta terrestre. A decomposição radioativa do urânio
e do tório, na crosta terrestre, produz 4He, um dos isótopos do hélio, que se
filtra para a superfície e subseqüentemente se mistura à atmosfera. O fluxo do
hélio, através desse processo, é calculado em cerca de 2x106 átomos/cm2-seg3.
Essa é uma média calculada porque a composição exata da crosta e do envoltório
da terra não é conhecida e, portanto, a média exata da decomposição do urânio e
do tório também é desconhecida. As estimativas são baseadas em médias medidas e
calculadas do fluxo do calor e réplicas composicionais da terra. O fluxo do
calor da terra pressupõe-se causado por um calor inicial da formação da terra e
a decomposição radioativa do urânio, do tório e do potássio.
Quadro no 1
Composição da Atmosfera
Nitrogênio
|
N2
|
28,013
|
78,084
|
3,866x 1021
|
Oxigênio
|
O2
|
31,999
|
20,948
|
1,185x1021
|
Argônio
|
Ar
|
39,948
|
0,934
|
6,59 x1019
|
Vapor de Água
|
H2O
|
18,015
|
variável
|
1,700x 1019
|
Dióxido de Carbono
|
CO2
|
44,010
|
0,0315
|
2,450x 1018
|
Neônio
|
Ne
|
20,183
|
1,818x10-3
|
6,48 x1016
|
Hélio
|
He
|
4,003
|
5,24 X 10-4
|
3,71 x1015
|
Criptônio
|
Kr
|
83,80
|
1,14 X 10-4
|
1,69 x1016
|
A quantidade de argônio na
atmosfera, pressupõe-se totalmente retida na atmosfera depois da decomposição
radioativa do potássio, e permite fazer estimativas máximas do fluxo do hélio.
Infelizmente a pressuposição da idade avançada da terra está abaixo das
estimativas do fluxo de calor e do acúmulo de argônio na atmosfera também. Essa
pressuposição afeta igualmente o cálculo do acúmulo de hélio. Medidas diretas
de hélio, atualmente feitas, podem ajudar a melhorar essas estimativas.
Há duas fontes possíveis de outro
isótopo de hélio, 3He, na atmosfera. Ele é produzido por colisões dos neutrons
dos raios cósmicos com chumbo, que leva à formação de trítio, que então se
decompõe em 3He. O trítio e o 3He também são injetados diretamente na atmosfera
pelo vento solar. A concentração atualmente observada de 3He poderia ter sido fortemente
afetada se a terra fosse rodeada por um teto de vapor de água até cerca de
4.000 anos atrás, conforme foi sugerido por Vardiman4 e outros.
A concentração de 3He seria muito
maior se um teto de vapor existisse, resultando em uma alta concentração residual
nos dias de hoje.
A abundância de neônio na
atmosfera ajuda a estabelecer um limite mais alto para os gases que podem ter
sido incorporados pelo sol. O neônio, como o argônio, é demasiadamente compacto
para ter escapado da atmosfera da terra. Comparando o neônio com o fluxo do 3He
do sol, calcula-se que cerca de 10 3He átomos/cm2 .seg. são injetados na
atmosfera.3
Usando esses fluxos calculados de
hélio, a atual abundância do 4He acumular-se-ia em 1,8 milhões de anos. Apenas
370 mil anos seriam necessários para suprir a atmosfera com o seu atual
conteúdo de 3He. Mesmo no caso de 4He, ainda seria 3.000 vezes pouco demais. O
hélio deve estar escapando da atmosfera, de alguma forma, para que o modelo
evolucionista seja real. Caso contrário, haveria uma quantidade muito maior de
hélio atualmente.
Fuga Térmica do Hélio
O processo principal que foi
considerado para explicar a excessiva perda de hélio pelos teóricos da idade
avançada da terra, é a fuga térmica. Esse é o processo pelo qual pequenas moléculas
de gás ou átomos podem fugir da atração gravitacional de um planeta se
ultrapassarem à velocidade de fuga. A teoria para a fuga térmica foi
desenvolvida pela primeira vez por Jeans5. Uma quantidade significativa de
esforços foram empregados na aplicação dessa teoria da fuga do hélio terrestre
nos 25 anos passados (veja MacDonald e Walker).
A velocidade média da fuga
térmica de 4He foi calculada ser em cerca de 6x104 átomos/cm2 .seg. A atual
abundância de 4He na atmosfera ainda se acumularia em cerca de dois milhões de
anos. A razão da fuga térmica de 3He foi calculada ser em cerca de 4
átomos/cm2.seg., também muito menos do que o seu influxo calculado.
A velocidade da fuga do hélio,
descobriu-se, ser dependente da velocidade de perda na região de elevada
pressão atmosférica e não em sua difusão ascendente. A principal variação que
afeta a perda de hélio é a temperatura na base da exosfera, a região da
atmosfera na qual as colisões entre as moléculas ou átomos de gás são
insignificantes. Se a temperatura fosse cerca de 2.000 K ou mais, a velocidade
da fuga poderia possivelmente explicar a perda de 4He. Contudo, a temperatura é
normalmente menor que 1.500 K, o que provoca uma velocidade de perda muito
menor. Se a temperatura na base da exosfera fosse suficientemente elevada para
explicar a perda de 4He, a perda de 3He ainda assim não combinaria com o seu
influxo. Na verdade tem-se demonstrado que nenhuma temperatura pode ser mantida
para que ambos os fluxos, 3He e 4He, permaneçam em equilíbrio. Depois de muitos
anos de pesquisas sobre o assunto, chegou-se, agora, à conclusão de que só a
fuga térmica não pode explicar a perda de hélio na atmosfera da terra.2,3,6,7
Fuga Não-Térmica de Hélio
Se uma pessoa está convencida de
que a idade da terra é de cerca de 4,5 bilhões de anos e a atual quantidade de
hélio na atmosfera levaria cerca de 2 milhões de anos para acumular-se, então
deve haver algum outro processo de perda adicional à fuga térmica. Algumas
sugestões foram feitas. Três das sugestões mais populares são as seguintes: 1)
o vento polar; 2) o vento solar; 3) permuta de íons aquecidos.
O vento polar é uma expansão
magnetohidrodinâmica no espaço do plasma ionosférico em elevadas altitudes
perto dos pólos, onde o campo geomagnético é forçado "correnteza abaixo"
pelo vento solar. Os íons são puxados através de linhas abertas do campo
magnético pelo campo elétrico de separação de cargas. A elevadas altitudes, os
íons positivos são suficientemente acelerados pelo campo elétrico para escapar
e não se estabelecer o equilíbrio difusivo. O processo parece ser relativamente
eficiente para a remoção do hidrogênio de um planeta, mas ainda não se
demonstrou de maneira adequada que faz o mesmo com o hélio. A ação do vento
solar é um processo em que o plasma do vento solar varre íons quando sopra
através de um planteta não-magnetizado. Isso parece ser importante em Vênus e
Marte, que têm campos magnéticos fracos, mas não na Terra. A permuta de íons
aquecidos é um processso, através do qual, um íon energético, transfere sua
energia cinética para um íon neutro de hélio, que então escapa. A permuta de
íons aquecidos é considerada como o melhor candidato para explicar a fuga do
hélio terrestre, embora a razão da transferência pareça baixa demais. Nenhuma
das médias desses processos propostos foi exatamente quantificada houve até
mesmo o início de observações adequadas para se confirmá-las ou negá-las.
Chamberlain declara que o problema da fuga do hélio "não vai desaparecer e
não está resolvido7."
Um Modelo de Terra Jovem
Uma alternativa óbvia ao modelo
evolucionista, mas que se opõe à pressuposição básica do modelo
evolucionista-uniformitariano, é que a atmosfera da terra é relativamente jovem
(menos de 10.000 anos). O hélio que observamos na atmosfera é primordial, com
aumentos, possivelmente menores, devido à decomposição recente de urânio e
tório radioativos na crosta terrestre e algumas conseqüências desconhecidas do
colapso de um teto de vapor durante o dilúvio.4
Se a razão do afluxo e defluxo do
hélio na atmosfera terrestre não está em equilíbrio, então poderíamos calcular
o tempo, quando acontecimentos como o dilúvio de Noé entraram em choque com a
concentração do hélio. Os cálculos rudimentares deste artigo já demonstraram
períodos relativamente curtos para a acumulação de hélio. Tais estudos já foram
feitos para o carbono radioativo por Lingenfelter8, Cook9 e Whitelaw10.
Conclusão
O estudo dos processos de afluxo
e defluxo de gases como o hidrogênio, hélio, argônio, neônio e criptônio pode
levar a melhores estimativas da idade da atmosfera da terra.
Os modelos
evolucionistas-uniformitarianos da atmosfera da terra encontram obstáculos
formidáveis para explicar esses processos. Nós cremos que a fonte desses
problemas é a pressuposição de que a atmosfera da terra tem bilhões de anos de
idade.
A pesquisa à luz dos processos em
uma atmosfera jovem, processos esses que podem ter sido significativamente
modificados por um dilúvio recente de extensão mundial, levaria à solução do
problema do hélio.
Referências
1. Rubey, W.W., "Geologic history of sea
water," Bull. Geol. Soc. Am., 62, 1951, pp. 1111-1147.
2. Walker ,
J.C.G., Evolution of the Atmosphere, Macmillan, 1977, 318 pp.
3. MacDonald, G.J.F., "The escape of
helium from the earth's atmosphere," The Origin and Evolution of
Atmospheres and Oceans
Ed. by P.J. Brancazio and A.G.W. Cameron, 1964,
pp.127-182.
4. Vardiman, L., "The sky has
fallen," ICR Impact no 128, 1983.
5. Jeans, J. H., The Dynamical Theory of Gases,
Cambridge U. Press, 1916, (4th Ed, 1925).
6. Cook, M.A., "Where is the earth's
helium?," Nature, 179:213 (1957).
7. Chaberlain, LW., Theory of Planetary
Atmospheres, Academic Press, 1978, 330 pp.
8. Lingenfelter, R.E., "Production of C-14
by Cosmic Ray Neutrons", Rev. of Geophys., 1, 1963, p.51.
9. Cook ,
M.E. , "Do Radological Clocks
Need Repair?," Creation Research Soc. Quart., Vol. 5, 1968, p. 70.
10. Whitelaw, R.L., "Radiocarbon Confirms
Biblical Creation," Creation Research Soc. Quart., Vol. 5, 1968, p.
80.
Carlos Carvalho
Pesquisador
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