A água, um componente fundamental do nosso planeta, realiza uma jornada extraordinária da superfície da Terra até o seu núcleo. Essa viagem influencia profundamente os mecanismos internos do planeta. A crosta terrestre, um dinâmico mosaico de placas tectônicas, desempenha um papel crucial nesse processo.
À medida que essas placas se movem e deslizam umas sob as outras nas zonas de subducção, elas transportam água para o manto inferior ao longo de bilhões de anos. Esse deslocamento de água até a fronteira entre o núcleo e o manto, a cerca de 2.900 quilômetros abaixo da superfície, desencadeia uma poderosa interação química, alterando fundamentalmente a região mais externa do núcleo.
O Poder Químico da Água no Interior da Terra
Uma pesquisa recente de equipes da Coreia do Sul, dos Estados Unidos e da Alemanha lançou luz sobre esse enigmático processo. O cientista de materiais Dan Shim, da Universidade Estadual do Arizona, explica: “Por anos, acreditava-se que a troca de materiais entre o núcleo e o manto da Terra era mínima. No entanto, nossos experimentos sob alta pressão revelam uma história diferente.” Esses experimentos demonstram que a água, ao chegar à fronteira entre o núcleo e o manto, reage com o silício no núcleo para formar sílica. Essa reação cria uma camada superior do núcleo enriquecida em hidrogênio, alterando efetivamente a composição do núcleo.
O núcleo, composto de ferro e níquel, é crucial na geração do campo magnético da Terra. Esse campo magnético atua como um escudo, protegendo a vida na Terra de ventos solares e radiação nocivos. Portanto, entender a composição do núcleo e sua evolução é vital. A fronteira entre o núcleo e o manto marca uma transição abrupta de silicato para metal, com muito sobre as trocas químicas nesse ponto ainda desconhecido.
Décadas de estudos de ondas sísmicas através do interior da Terra revelaram uma fina camada, denominada ‘E prime’, com apenas algumas centenas de quilômetros de espessura. A origem dessa camada permanecia um mistério até agora. “Sugerimos que a formação da camada E prime pode ser atribuída à troca química entre o núcleo e o manto, impulsionada pelo transporte profundo de água ao longo de gigayears,” nota a equipe de pesquisa.
Os sismólogos observaram características incomuns nesta camada, indicando ser menos densa e ter velocidades sísmicas mais lentas. Acredita-se que essa discrepância envolva variações nas concentrações de elementos leves, como hidrogênio ou silício.
Ilustração de cristais de sílica saindo do metal líquido do núcleo externo da Terra devido à água subduzida, desencadeando uma reação química. (Dan Shim/ASU)
Implicações e Perspectivas Futuras
A interação da água com os materiais do núcleo, conforme demonstrado pelo uso de células de bigorna de diamante aquecidas a laser, simulando as condições de fronteira entre o núcleo e o manto, revela que a água subduzida pode reagir quimicamente para transformar a camada externa do núcleo em um filme rico em hidrogênio.
Essa reação também dispersa cristais de sílica que ascendem e se juntam ao manto. Consequentemente, uma camada de material rico em hidrogênio e pobre em silício se forma no topo do núcleo, alinhando-se com as características observadas nas ondas sísmicas.
Ilustração do interior da Terra revelando água em subducção
Esta descoberta não só ilumina a natureza da camada E prime, mas também sugere um ciclo global de água mais complexo do que se pensava anteriormente. Shim acrescenta: “Nossas descobertas, juntamente com nossa observação anterior de diamantes formados pela reação de água com carbono em líquido de ferro sob pressão extrema, apontam para uma interação dinâmica entre o núcleo e o manto com uma troca significativa de materiais.” Essas informações abrem novas vias em nosso entendimento da dinâmica interna da Terra e seu ciclo profundo de água, expandindo nosso conhecimento dos sistemas intrincados do planeta.
Este estudo revolucionário, publicado na Nature Geoscience, desvenda mais uma camada dos profundos mistérios da Terra, lembrando-nos da contínua evolução e complexidade do nosso planeta.
