Como a Terra suportou um inferno em todo o planeta: a câmara secreta de água sob nossos pés

Hoje, porém, os oceanos cobrem cerca de 70% da superfície da Terra. A forma como a água conseguiu suportar a transição desta fase inicial derretida para um planeta em grande parte sólido há muito que intriga os cientistas e impulsiona décadas de investigação.

Água escondida nas profundezas Dentro o Planeta

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 cristalizava a partir da rocha derretida.

Seus resultados, publicados em Ciência 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 bridgmanita, o mineral mais abundante no manto da Terra, pode funcionar como um “recipiente de água” microscópico. Esta capacidade pode ter permitido que a Terra primitiva retivesse quantidades significativas de água abaixo da superfície à medida que o planeta se solidificava.

De acordo com a equipa, este antigo reservatório de água pode ter desempenhado um papel fundamental na transformação da Terra de um mundo hostil e ardente num mundo capaz de sustentar vida.

Testando o armazenamento de água sob condições extremas

Experimentos anteriores sugeriram que a bridgmanita só poderia reter pequenas quantidades de água. Esses estudos, no entanto, foram conduzidos em temperaturas relativamente baixas. Para revisitar a questão, os pesquisadores tiveram que superar dois grandes obstáculos. Eles precisavam recriar as intensas pressões e temperaturas encontradas a mais de 660 quilómetros abaixo da superfície da Terra, e tinham de detectar vestígios extremamente pequenos de água em amostras minerais, algumas mais finas do que um décimo da largura de um fio de cabelo humano e contendo apenas algumas centenas de partes por milhão de água.

Para enfrentar esses desafios, a equipe construiu um sistema de células de bigorna de diamante combinado com aquecimento a laser e imagens em alta temperatura. Essa configuração personalizada permitiu que eles aumentassem as temperaturas até ~4.100 °C. Ao reproduzir as condições do manto profundo e medir com precisão as temperaturas de equilíbrio, os investigadores conseguiram explorar como o calor afecta a forma como os minerais absorvem água.

Ferramentas avançadas revelam água oculta

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

Juntos, esses métodos atuaram como “scanners químicos de tomografia computadorizada” e “espectrômetros de massa” de altíssima resolução para o mundo microscópico. Esta abordagem permitiu à equipe mapear como a água é distribuída dentro de pequenas amostras e confirmar que a água está estruturalmente dissolvida dentro da própria bridgmanita.

Um manto profundo muito mais úmido do que o esperado

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

Usando estes resultados, a equipe modelou como o oceano de magma da Terra esfriou e cristalizou. As suas simulações sugerem que, como a bridgmanite reteve água de forma tão eficiente sob calor extremo, o manto inferior tornou-se o maior reservatório de água dentro da Terra sólida após o arrefecimento do oceano de magma. O modelo indica que este reservatório pode 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 as águas profundas moldaram a evolução da Terra

Esta água profundamente armazenada não permaneceu simplesmente presa. Em vez disso, agiu como um “lubrificante” para o motor interno da Terra. Ao diminuir o ponto de fusão e a viscosidade das rochas do manto, a água ajudou a impulsionar a circulação interna e o movimento das placas, dando ao planeta energia geológica a longo prazo.

Ao longo de vastos períodos de tempo, parte desta água foi lentamente devolvida à superfície através de atividade vulcânica e magmática. Este processo contribuiu para a formação da atmosfera e dos oceanos primitivos da Terra. Os investigadores sugerem que esta “faísca de água” enterrada pode ter sido um factor decisivo para transformar a Terra de um inferno derretido no planeta azul e favorável à vida que conhecemos hoje.