Há cerca de 4,6 mil milhões de anos, a Terra não se parecia em nada com o mundo calmo e azul que vemos hoje. Impactos repetidos e poderosos do espaço mantêm a superfície e o interior do planeta num estado turbulento e derretido. Grande parte da Terra estava coberta por oceanos de magma, temperaturas tão extremas que a água líquida não conseguia sobreviver. O jovem planeta se assemelha mais a uma fornalha ardente do que a um oceano ou a um lugar capaz de sustentar vida.
Hoje, porém, os oceanos cobrem cerca de 70% da superfície da Terra. A forma como a água conseguiu sobreviver à transição desta fase inicial derretida para um grande planeta sólido há muito que intriga os cientistas e suscita décadas de investigação.
A água está escondida profundamente dentro o planeta
Um estudo recente liderado pelo professor Zhixu 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 podem ser armazenadas nas profundezas do manto terrestre à medida que a rocha derretida esfria e cristaliza.
Seus resultados, publicados ciência 11 de dezembro Os cientistas estão mudando a forma como pensam sobre o armazenamento de água nas profundezas do planeta. Os pesquisadores demonstraram que a bridgmanita, o mineral mais abundante no manto da Terra, pode atuar como um “recipiente de água” microscópico. Esta capacidade permitiu que a Terra primitiva retivesse quantidades significativas de água abaixo da superfície à medida que o planeta se solidificava.
Segundo a equipe, este reservatório primordial de água desempenhou um papel fundamental na transição da Terra de um mundo hostil e ardente para um mundo capaz de sustentar vida.
Testando o armazenamento de água sob condições extremas
Experimentos anteriores sugeriram que a bridgmanita só poderia conter pequenas quantidades de água. No entanto, esses estudos 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 detectar vestígios extremamente pequenos de água nas suas amostras minerais, que são mais finas do que um décimo da largura de um fio de cabelo humano e contêm apenas algumas centenas de partes por milhão de água.
Para enfrentar esses desafios, a equipe desenvolveu um sistema de células de bigorna de diamante combinado com aquecimento a laser e imagens em alta temperatura. Esta configuração personalizada permite que eles aumentem 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.
Equipamento avançado revela água escondida
Usando instalações analíticas avançadas no GIGCAS, os cientistas aplicaram técnicas incluindo espalhamento de elétrons tridimensional criogênico e nanosims. Trabalhando com o professor Long Tao, do Instituto de Geologia da Academia Chinesa de Ciências Geológicas, eles incorporaram a tomografia por sonda atômica (APT).
Juntos, esses métodos serviram como “scanners químicos de tomografia computadorizada” e “espectrômetros de massa” de altíssima resolução para o mundo microscópico. Este método permitiu à equipe mapear como a água é distribuída na pequena amostra e confirmar que a água está estruturalmente dissolvida na bridgmanita.
Um manto profundo muito mais úmido do que o esperado
Experimentos revelaram que a capacidade de retenção de água da bridgemanita, medida pelo seu coeficiente de partição de água, aumenta acentuadamente em temperaturas mais altas. No estágio do oceano de magma mais quente da Terra, a bridgmanita recém-formada pode armazenar muito mais água do que os cientistas acreditavam. Esta descoberta desafia a suposição de longa data de que o manto inferior está quase totalmente 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 a água de forma tão eficiente sob calor extremo, o manto inferior tornou-se o maior reservatório 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 o estimado anteriormente, com um volume total de água 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 fica simplesmente presa. Em vez disso, atua como um “lubrificante” para o motor interno da Terra. Ao diminuir o ponto de fusão e a viscosidade das rochas do manto, a água ajuda a impulsionar a circulação interna e o movimento das placas, dando ao planeta energia geológica de longo prazo.
Durante vastos períodos de tempo, parte desta água retorna lentamente à superfície através da 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 na transformação da Terra de um inferno derretido no planeta azul e favorável à vida que conhecemos hoje.
