A Água Oculta nas Profundezas do Planeta

Hoje, no entanto, os oceanos cobrem cerca de 70% da superfície da Terra. Como a água conseguiu sobreviver à transição deste estágio inicial fundido para um planeta majoritariamente sólido tem intrigado cientistas e impulsionado décadas de pesquisa.

Um estudo recente liderado pelo Prof. Zhixue Du do Instituto de Geoquímica de Guangzhou da Academia Chinesa de Ciências (GIGCAS) oferece uma nova explicação. A equipe descobriu que grandes quantidades de água poderiam ter sido armazenadas nas profundezas do manto da Terra à medida que ele esfriava e se cristalizava a partir da rocha fundida.

Os resultados, publicados na Science em 11 de dezembro, estão mudando a forma como os cientistas pensam sobre o armazenamento de água nas profundezas do planeta. Os pesquisadores mostraram que a bridgmanite, o mineral mais abundante no manto da Terra, pode funcionar como um “recipiente de água” microscópico. Essa capacidade pode ter permitido que a Terra primitiva prendesse quantidades significativas de água abaixo da superfície à medida que o planeta se solidificava.

De acordo com a equipe, esse reservatório inicial de água pode ter desempenhado um papel fundamental na transformação da Terra de um mundo hostil e ardente para um capaz de sustentar vida.

Testando o Armazenamento de Água em Condições Extremas

Experimentos anteriores sugeriram que a bridgmanite poderia conter apenas pequenas quantidades de água. No entanto, aqueles estudos foram realizados a temperaturas relativamente baixas. Para revisitar a questão, os pesquisadores tiveram que superar dois grandes obstáculos. Eles precisavam reproduzir as intensas pressões e temperaturas encontradas a mais de 660 quilômetros abaixo da superfície da Terra e detectar vestígios extremamente pequenos de água em amostras minerais, algumas mais finas do que um décimo da largura de um cabelo humano e contendo apenas algumas centenas de partes por milhão de água.

Para enfrentar esses desafios, a equipe construiu um sistema de célula de ânvil de diamante combinado com aquecimento a laser e imagem em alta temperatura. Esse sistema projetado sob medida permitiu que eles elevassem as temperaturas a até ~4.100 °C. Reproduzindo as condições do manto profundo e medindo com precisão as temperaturas de equilíbrio, os pesquisadores foram capazes de explorar como o calor afeta a maneira como os minerais absorvem água.

Ferramentas Avançadas Revelam Água Oculta

Usando as instalações analíticas avançadas do GIGCAS, os cientistas aplicaram técnicas, incluindo difração eletrônica tridimensional criogênica e NanoSIMS. Trabalhando com o Prof. LONG Tao do Instituto de Geologia da Academia Chinesa de Ciências Geológicas, eles também incorporaram tomografia por sonda atômica (APT).

Juntas, essas técnicas atuaram como “scanners químicos de CT” e “espectrômetros de massa” de ultra-alta resolução para o mundo microscópico. Essa abordagem permitiu que a equipe mapeasse como a água está distribuída dentro de amostras minúsculas e confirmasse que a água está estruturalmente dissolvida dentro da própria bridgmanite.

Um Manto Profundo Muito Mais Úmido do que o Esperado

Os experimentos revelaram que a capacidade da bridgmanite de prender água, medida pelo seu coeficiente de partição de água, aumenta acentuadamente a temperaturas mais altas. Durante a fase mais quente do oceano de magma da Terra, a bridgmanite recém-formada poderia ter armazenado muito mais água do que os cientistas acreditavam anteriormente. Essa descoberta desafia a suposição de longa data de que o manto inferior é quase completamente seco.

Com esses resultados, a equipe modelou como o oceano de magma da Terra esfriou e se cristalizou. As simulações sugerem que, devido à eficiência com que a bridgmanite retinha água sob calor extremo, o manto inferior se tornou o maior reservatório de água dentro da Terra sólida após o esfriamento do oceano de magma. O modelo indica que esse reservatório poderia ser de cinco a 100 vezes maior do que as estimativas anteriores, com quantidades totais de água variando de 0,08 a 1 vez o volume dos oceanos atuais.

Como a Água Profunda Moldou a Evolução da Terra

Essa água armazenada em profundidade não permaneceu apenas aprisionada. Em vez disso, atuou como um “lubrificante” para o motor interno da Terra. Ao reduzir o ponto de fusão e a viscosidade das rochas do manto, a água ajudou a impulsionar a circulação interna e o movimento das placas, fornecendo à planetas energia geológica de longo prazo.

Ao longo de vastos períodos de tempo, parte dessa água foi lentamente devolvida à superfície por meio da atividade vulcânica e magmática. Esse processo contribuiu para a formação da atmosfera e dos oceanos primordiais da Terra. Os pesquisadores sugerem que essa “faísca de água” enterrada pode ter sido um fator decisivo na transformação da Terra de um inferno fundido para o planeta azul e favorável à vida que conhecemos hoje.