Há cerca de 4,6 mil milhões de anos, a Terra parecia completamente diferente do mundo calmo e azul que vemos hoje. Impactos repetidos e poderosos do espaço deixam a superfície e o interior do planeta num turbulento estado derretido. Grande parte da Terra é coberta por um oceano global de magma e é tão quente que a água líquida não consegue sobreviver. O jovem planeta é mais parecido com uma fornalha ardente do que com um lugar capaz de sustentar oceanos ou vida.
Hoje, porém, os oceanos cobrem aproximadamente 70% da superfície da Terra. A forma como a água conseguiu transformar-se do seu estado inicial derretido para um planeta sólido há muito que intriga os cientistas e impulsiona décadas de investigação.
águas profundas em planeta
Um estudo recente liderado pelo professor Du Zhixue, do Instituto de Geoquímica de Guangzhou, Academia Chinesa de Ciências, fornece uma nova explicação. A equipe descobriu que grandes quantidades de água podem ser armazenadas nas profundezas do manto à medida que ele esfria e cristaliza a partir da rocha derretida.
Seus resultados foram publicados em ciência O dia 11 de dezembro está mudando a forma como os cientistas pensam sobre o armazenamento de água nas profundezas da Terra. Os pesquisadores demonstraram que as pedras-ponte, os minerais mais abundantes no manto da Terra, podem funcionar como “recipientes de água” microscópicos. Esta capacidade pode ter permitido que a Terra primitiva capturasse grandes quantidades de água abaixo da superfície à medida que o planeta se solidificava.
A equipe diz que este reservatório inicial pode ter desempenhado um papel fundamental na transformação da Terra de um mundo hostil e quente para um mundo capaz de sustentar vida.
Testando a capacidade de armazenamento de água sob condições extremas
Os primeiros experimentos mostraram que as pedras da ponte só podiam reter uma pequena quantidade de água. No entanto, esses estudos foram realizados em temperaturas relativamente baixas. Para revisitar o problema, os pesquisadores devem superar dois obstáculos principais. Eles precisavam recriar as intensas pressões e temperaturas encontradas a mais de 660 quilómetros abaixo da superfície, e tinham de detectar pequenas quantidades de água em amostras minerais, algumas das quais são mais finas do que um décimo da largura de um fio de cabelo humano e contêm apenas algumas centenas de partes por milhão.
Para enfrentar esses desafios, a equipe construiu um sistema de bigorna de diamante que combina aquecimento a laser e imagens em alta temperatura. Esta configuração personalizada permitiu aumentar a temperatura para aproximadamente 4.100 °C. Ao recriar as condições nas profundezas do manto terrestre e medir com precisão as temperaturas de equilíbrio, os investigadores são capazes de explorar como o calor afecta a forma como os minerais absorvem água.
Ferramentas avançadas revelam água escondida
Usando as instalações analíticas avançadas do GIGCAS, os cientistas aplicaram técnicas como difração de elétrons tridimensional de baixa temperatura e NanoSIMS. Eles colaboraram com o professor Long Tao do Instituto de Geologia da Academia Chinesa de Ciências Geológicas e também combinaram a Tomografia por Sonda Atômica (APT).
Coletivamente, esses métodos são como “scanners químicos de tomografia computadorizada” e “espectrômetros de massa” de ultra-alta resolução para o mundo microscópico. Esta abordagem permitiu à equipe mapear a distribuição da água em pequenas amostras e confirmar que a água está estruturalmente dissolvida nas próprias pedras da ponte.
O manto profundo está muito mais úmido do que o esperado
Experimentos mostram que a capacidade de captação de água das pedras das pontes, medida pelo seu coeficiente de partição de água, aumenta dramaticamente em temperaturas mais altas. Durante a fase oceânica de magma mais quente da Terra, as pedras das pontes recém-formadas podem ter armazenado muito mais água do que os cientistas pensavam. A descoberta desafia a antiga suposição de que o manto inferior está quase completamente seco.
Usando estes resultados, a equipa modelou como os oceanos de magma da Terra arrefecem e cristalizam. As suas simulações mostram que, como as pedras-ponte são tão eficazes na retenção de água a temperaturas extremamente elevadas, o manto inferior torna-se o maior reservatório de água dentro da Terra sólida após o arrefecimento do oceano de magma. O modelo sugere que o reservatório poderia ser 5 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
Estas reservas profundas de água não estão simplesmente presas. Em vez disso, atua como “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, fornecendo à Terra energia geológica de longo prazo.
Durante longos períodos de tempo, parte da água retornou 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 acreditam que esta “faísca de água” enterrada pode ter sido o factor decisivo na transformação da Terra de um inferno derretido para o planeta azul e favorável à vida que conhecemos hoje.
