Há cerca de 4,6 mil milhões de anos, a Terra não se parecia em nada com o calmo mundo azul que vemos hoje. Impactos repetidos e poderosos do espaço mantiveram a superfície e o interior do planeta num estado turbulento e derretido. A maior parte da Terra estava coberta por um oceano global de magma com temperaturas tão extremas que a água líquida não conseguia sobreviver. O jovem planeta parecia mais uma fornalha quente do que um lugar capaz de sustentar oceanos ou 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 planeta em grande parte sólido há muito que intriga os cientistas e desencadeia décadas de investigação.
A água é uma profundidade escondida Dentro o planeta
Um estudo recente liderado pelo professor 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 terrestre à medida que ele esfriava e cristalizava a partir da rocha derretida.
Seus resultados, publicados em Ciência No dia 11 de dezembro, os cientistas mudaram de opinião sobre o armazenamento de água nas profundezas do planeta. A bridgmanita, o mineral mais abundante no manto da Terra, pode funcionar como um “recipiente de água” microscópico, mostraram os pesquisadores. 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 equipe, este antigo reservatório de água pode ter desempenhado um papel fundamental na transformação da Terra de um mundo hostil e ardente para um mundo capaz de sustentar vida.
Testando o armazenamento de água em condições extremas
Experimentos anteriores mostraram que a bridgmanita só pode conter uma pequena quantidade de água. Esses estudos, no entanto, foram conduzidos em temperaturas relativamente baixas. Para voltar a esta questão, os pesquisadores tiveram que superar dois grandes obstáculos. Tiveram de recriar as intensas pressões e temperaturas encontradas a mais de 660 quilómetros abaixo da superfície da Terra e tiveram 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 criou um sistema de células de bigorna de diamante combinado com aquecimento a laser e imagens em alta temperatura. Esta configuração especialmente projetada permitiu aumentar a temperatura para ~4100 °C. Ao recriar as condições no manto profundo e medir com precisão as temperaturas de equilíbrio, os investigadores conseguiram investigar como o calor afecta a forma como os minerais absorvem água.
Ferramentas avançadas detectam água escondida
Usando equipamentos analíticos avançados no GIGCAS, os cientistas aplicaram técnicas como difração de elétrons tridimensional criogênica e NanoSIMS. Trabalhando com o professor LONG Tao do Instituto de Geologia da Academia Chinesa de Ciências Geológicas, eles também incluíram a tomografia por sonda atômica (APT).
Juntas, essas técnicas atuaram como “scanners químicos de tomografia computadorizada” e “espectrômetros de massa” de altíssima resolução para o mundo microscópico. Esta abordagem permitiu à equipe descobrir como a água é distribuída dentro das pequenas amostras e confirmar que a água está estruturalmente dissolvida na própria bridgmanita.
Um manto profundo muito mais úmido do que o esperado
Experimentos mostraram que a capacidade da bridgmanita de reter água, medida pelo seu coeficiente de partição de água, aumenta dramaticamente em temperaturas mais altas. Durante a fase do oceano magmático mais quente da Terra, a recém-formada bridgmanite poderia ter armazenado muito mais água do que os cientistas pensavam anteriormente. Esta descoberta desafia suposições de longa data de que o manto inferior secou quase completamente.
Usando estes resultados, a equipa modelou como o oceano magmático da Terra arrefeceu e cristalizou. As suas simulações sugerem que, como a bridgmanite reteve a água de forma tão eficaz durante o calor intenso, o manto inferior tornou-se o maior reservatório de água na Terra sólida após o arrefecimento do oceano de magma. O modelo sugere que este reservatório poderia ser 5 a 100 vezes maior do que as estimativas anteriores, com um volume total de água na faixa de 0,08 a 1 o volume dos oceanos modernos.
Como as águas profundas moldaram a evolução da Terra
Essa água profundamente armazenada não estava apenas presa. Em vez disso, atuou como “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, fornecendo ao planeta energia geológica a longo prazo.
Durante vastos períodos de tempo, parte desta água regressou lentamente à superfície graças à 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 um factor decisivo na transformação da Terra de um inferno derretido no planeta azul e habitável que conhecemos hoje.
