O núcleo da Terra esconde mais de 95% da água e do carbono do planeta. Meteoritos trouxeram esses elementos na formação do mundo.
O núcleo da Terra guarda um segredo que desafia a intuição: a maior parte da água e do carbono que existem no planeta não está nos oceanos, na atmosfera ou nas florestas, mas a milhares de quilômetros de profundidade, presos no ferro líquido que compõe o centro do nosso mundo. Um estudo conduzido por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Riverside e publicado na Nature Communications utilizou experimentos de alta pressão em células de bigorna de diamante para simular as condições de formação do núcleo da Terra e descobriu que mais de 95% de todo o hidrogênio e mais de 97% de todo o carbono do planeta podem estar armazenados no núcleo, incorporados ao ferro líquido sob pressões e temperaturas extremas.
A descoberta muda a forma como os cientistas entendem a composição do núcleo da Terra e a origem dos elementos essenciais para a vida. Os modelos desenvolvidos pela equipe mostram que os blocos de construção do nosso planeta não podem ser explicados apenas por condritos de enstatita, o tipo de meteorito que mais se assemelha à composição isotópica da Terra. Foi necessária a contribuição de condritos carbonáceos, meteoritos ricos em água e carbono que provavelmente chegaram na fase final da formação do planeta, para explicar as quantidades de hidrogênio e carbono que o núcleo da Terra contém hoje.
O que os pesquisadores encontraram no núcleo da Terra
Os cientistas realizaram dez experimentos de fusão distintos a pressões entre 33 e 56 gigapascais e temperaturas de até 4.760 Kelvin, condições que reproduzem o ambiente onde o núcleo da Terra se formou há bilhões de anos. Pela primeira vez, mediram simultaneamente como hidrogênio e carbono se distribuem entre metal líquido e silicato fundido, descobrindo que esses dois elementos interagem fortemente quando estão juntos no ferro líquido.
Essa interação é a chave da pesquisa. Quando hidrogênio e carbono coexistem no metal líquido, a afinidade de cada um pelo ferro diminui em relação ao que se observa isoladamente. Com os novos coeficientes de partição, os modelos indicam que o núcleo da Terra contém entre 0,18% e 0,49% de hidrogênio em peso e entre 0,19% e 1,37% de carbono em peso, tornando-o o maior reservatório desses elementos no planeta.
Por que a maior parte da água da Terra está no núcleo e não nos oceanos
O oceano inteiro contém uma fração ínfima do hidrogênio total do planeta quando comparado ao que está dissolvido no núcleo da Terra. O hidrogênio presente no núcleo equivale a entre 0,53% e 1,40% do peso total da Terra em forma de água, uma quantidade que supera em ordens de magnitude tudo o que existe na superfície, na atmosfera e no manto combinados. A razão é que o hidrogênio é fortemente siderófilo sob alta pressão (tem grande afinidade por ferro) e, durante a formação do planeta, foi arrastado para o centro junto com o metal.
Essa descoberta não significa que há um oceano líquido escondido no interior do planeta. O hidrogênio no núcleo existe como átomos dissolvidos no ferro líquido, ocupando espaços entre os átomos de ferro em condições que não permitem a formação de água como a conhecemos na superfície. Mas do ponto de vista da contabilidade planetária, o núcleo é onde a esmagadora maioria do hidrogênio reside.
A origem dos meteoritos que trouxeram água e carbono para a Terra
Os modelos mostram que os condritos de enstatita não contêm água suficiente para explicar as quantidades encontradas no núcleo e no manto. Isso significa que a Terra precisou receber contribuições de condritos carbonáceos, meteoritos vindos de regiões mais distantes do sistema solar que carregam quantidades significativamente maiores de água e carbono.
Os resultados indicam que até 53% da água e até 72% do carbono do planeta podem ter vindo de materiais não carbonáceos, como condritos de enstatita e condritos ordinários. O restante foi fornecido por condritos carbonáceos que chegaram principalmente nos últimos 25% da formação da Terra, resolvendo a aparente contradição entre a composição isotópica do planeta e sua abundância de voláteis.
Como o estudo muda a compreensão sobre a formação do núcleo da Terra
Pesquisas anteriores já haviam estimado essas quantidades, mas os resultados eram inconsistentes porque mediam a partição dos dois elementos separadamente. Este estudo é o primeiro a medir simultaneamente como eles se comportam no ferro líquido sob condições de formação do núcleo.
Na prática, a presença de carbono no metal líquido reduz a quantidade de hidrogênio que o ferro absorve, e vice-versa. Os coeficientes de partição obtidos em conjunto explicam por que estudos anteriores chegaram a conclusões contraditórias. Com os novos dados, os cientistas podem modelar com mais precisão não apenas a composição atual do núcleo, mas também a história de como o planeta se formou.
O que o estudo significa para a compreensão da água e do carbono no planeta
A conclusão central é que o núcleo da Terra é o principal reservatório tanto de hidrogênio quanto de carbono, com mais de 95% dos estoques totais. Os modelos indicam que a Terra como um todo contém entre 0,53% e 1,40% de água em peso e entre 0,07% e 0,44% de carbono em peso.
Para além da geologia, a pesquisa tem implicações para a busca de vida em outros planetas. Se a maior parte da água de um planeta rochoso pode ficar presa em seu núcleo, a quantidade disponível na superfície depende de como ela se distribuiu durante a formação. Entender esse processo na Terra ajuda a prever onde mais no universo esses ingredientes essenciais podem ter chegado à superfície.
Fonte: Click Petróleo e Gás