Um supernova enriquece uma nuvem primordial de massa M_cloud = 1,0×10^31 kg com M_metais = 2,0×10^28 kg de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar a evolução estelar associando-a aos modelos de origem e distribuição dos elementos químicos no Universo, compreendendo suas relações com as condições necessárias ao surgimento de sistemas solares e planetários, suas estruturas e composições e as possibilidades de existência de vida, utilizando representações e simulações, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um supernova enriquece uma nuvem primordial de massa M_cloud = 1,0×10^31 kg com M_metais = 2,0×10^28 kg de elementos pesados. Considere fração de disco protoplanetário f_disk = 0,01 e razão poeira/gás = 0,01. Use M_? = 5,97×10^24 kg. Usando Z = M_metais/M_cloud; M_disk = f_disk·M_cloud; M_sólidos = (poeira/gás)·M_disk: (a) calcule Z, M_disk e M_sólidos (em kg); (b) quantas massas terrestres cabem em M_sólidos? (c) discuta, com base física, se a nuvem reúne condições (temperatura, momento angular, distribuição de voláteis) favoráveis à formação de planetas rochosos e à possibilidade de habitabilidade.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: Z = 2,0×10^28 / 1,0×10^31 = 2,0×10^-3. M_disk = 0,01·1,0×10^31 = 1,0×10^29 kg. M_sólidos = 0,01·1,0×10^29 = 1,0×10^27 kg. Nº de Terras = 1,0×10^27 / 5,97×10^24 ˜ 1,67×10^2 ˜ 167. Interpretação física: Z = 2×10^-3 indica enriquecimento metálico suficiente para formar grãos refratários; M_sólidos >> M_? permite formação de múltiplos planetas rochosos. Condições adicionais: temperatura do disco deve cair abaixo de ~1500 K para condensação de silicatos e abaixo da linha de gelo para retenção de voláteis; momento angular suficiente (M_disk = f_disk·M_cloud com f_disk˜0,01) favorece formação de disco; alta radiação/ventos podem dispersar gás antes da acreção; presença de elementos radioativos e distribuição radial de metais influenciam diferenciação e potencial de habitabilidade. Resuma avaliação final relacionando números às condições físicas necessárias.
Explicação
Os cálculos realizados demonstram que a razão de metais em relação à massa da nuvem é adequada para a formação de planetas rochosos, e a quantidade de sólidos disponíveis é significativamente maior que a massa da Terra, indicando a possibilidade de múltiplos planetas. Além disso, as condições físicas, como temperatura e momento angular, são favoráveis à formação de um disco protoplanetário estável, essencial para a formação de planetas. A presença de elementos radioativos e a distribuição de metais também são fatores importantes que influenciam a habitabilidade dos planetas formados.
Raio-X da questão
formação de planetas rochosos
avaliacao
formação de planetas rochosos · cálculo de frações e proporções
Revisar os conceitos de formação de sistemas planetários e condições de habitabilidade.
O aluno pode confundir a relação entre a massa de metais e a massa total da nuvem, resultando em um valor incorreto para Z.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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