Há cerca de 4,6 bilhões de anos, a Terra não se parecia em nada com o calmo e azul mundo que vemos hoje. Repetidos e poderosos impactos do espaço mantinham a superfície e o interior do planeta em um estado turbulento e fundido. Grande parte da Terra estava coberta por um oceano global de magma, com temperaturas tão extremas que a água líquida não poderia sobreviver. O jovem planeta se assemelhava mais a uma fornalha em chamas do que a um lugar capaz de abrigar oceanos ou vida.
No entanto, hoje, os oceanos cobrem cerca de 70% da superfície da Terra. Como a água conseguiu sobreviver à transição dessa fase inicial de fusão para um planeta em grande parte sólido tem fascinado cientistas e impulsionado décadas de pesquisa.
Água Oculta Profundamente Dentro do 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 profundamente no 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 demonstraram que a bridgmanita, o mineral mais abundante no manto da Terra, pode funcionar como um “contenedor de água” microscópico. Essa capacidade pode ter permitido que a Terra primitiva aprisionasse quantidades significativas de água abaixo da superfície enquanto o planeta se solidificava.
Segundo a equipe, esse reservatório inicial de água pode ter desempenhado um papel fundamental na transformação da Terra de um mundo hostil e ígneo em um ambiente capaz de sustentar vida.
Testando o Armazenamento de Água em Condições Extremas
Experimentos anteriores sugeriam que a bridgmanita poderia reter apenas pequenas quantidades de água. No entanto, esses estudos foram realizados a temperaturas relativamente baixas. Para revisar a questão, os pesquisadores precisaram superar dois grandes desafios. Eles precisavam recriar as intensas pressões e temperaturas encontradas a mais de 660 quilômetros abaixo da superfície da Terra e detectar traços extremamente pequenos de água em amostras minerais, algumas mais finas do que um décimo da largura de um cabelo humano e com 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 personalizado permitiu que eles alcançassem temperaturas de até ~4.100 °C. Ao reproduzir as condições do manto profundo e medir com precisão as temperaturas de equilíbrio, os pesquisadores puderam explorar como o calor afeta a maneira como os minerais absorvem água.
Ferramentas Avançadas Revelam Água Oculta
Utilizando 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 a tomografia por sonda atômica (APT).
Juntas, essas metodologias atuaram como “tomógrafos químicos” e “espectrômetros de massa” de ultra-alta resolução para o mundo microscópico. Essa abordagem permitiu à equipe mapear como a água está distribuída dentro de amostras minúsculas e confirmar que a água está dissolvida estruturalmente dentro da própria bridgmanita.
Um Manto Profundo Muito Mais Úmido do Que o Esperado
Os experimentos revelaram que a capacidade da bridgmanita de aprisionar água, medida por seu coeficiente de partição de água, aumenta acentuadamente em temperaturas mais elevadas. Durante a fase mais quente do oceano de magma da Terra, a bridgmanita 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.
Usando esses resultados, a equipe modelou como o oceano de magma da Terra esfriou e se cristalizou. As simulações sugerem que, devido à capacidade da bridgmanita de reter água de forma tão eficiente sob calor extremo, o manto inferior se tornou o maior reservatório de água dentro da Terra sólida após o resfriamento 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 Modelou a Evolução da Terra
Essa água profundamente armazenada não ficou apenas presa. 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, conferindo à Terra uma energia geológica de longo prazo.
Ao longo de vastos períodos de tempo, parte dessa água foi lentamente devolvida à superfície através da atividade vulcânica e magmática. Esse processo contribuiu para a formação da atmosfera e dos oceanos primitivos 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 em um planeta azul e amigável à vida que conhecemos hoje.