O dolomito, um mineral composto por carbonato de cálcio e magnésio, é conhecido por seu papel na criação de formações geológicas impressionantes como as Montanhas Dolomitas na Itália, a Escarpa do Niágara na América do Norte e os Penhascos Brancos de Dover no Reino Unido.
Apesar de sua presença generalizada em estruturas geológicas antigas, a quase ausência de dolomito em formações modernas tem intrigado cientistas por mais de dois séculos. Esse enigma é frequentemente referido como o “problema do dolomito”. Teorias tradicionais sugeriam que a formação do dolomito ocorria através da evaporação da água salgada, levando a uma mistura concentrada de carbonato de cálcio e magnésio. No entanto, esse processo não pôde ser replicado em condições de laboratório, levantando dúvidas sobre a validade dessa explicação.
A formação de minerais normalmente envolve o depósito ordenado de átomos na borda em crescimento do cristal. No dolomito, essa borda é composta por fileiras alternadas de cálcio e magnésio. O desafio na formação do dolomito reside na aderência irregular dessas fileiras, causando defeitos na estrutura do cristal e impedindo a adição de novas camadas. Esse problema estrutural tem sido uma barreira significativa para replicar artificialmente a formação do dolomito em condições que imitam sua gênese natural.
Novas percepções sobre a formação do dolomito
Pesquisas recentes de cientistas da Universidade de Michigan e da Universidade de Hokkaido lançaram luz sobre o processo de formação do dolomito, potencialmente resolvendo esse mistério de longa data. Sua teoria propõe que, para o dolomito se formar e acumular em grandes estruturas como montanhas, ele deve passar por dissolução periódica. Essa nova perspectiva sugere que flutuações ambientais, particularmente em temperatura e salinidade, são cruciais para a formação do dolomito.
Essas mudanças ambientais afetam a solubilidade dos íons de cálcio e magnésio na água. O aumento da solubilidade leva à maior dissolução desses íons, enquanto a diminuição da solubilidade promove sua deposição. Tais flutuações, comuns em ambientes costeiros como praias e lagoas, podem acelerar a ordenação das fileiras de cálcio e magnésio na borda do cristal de dolomito.
O conceito de lavagem repetida desempenha um papel fundamental nessa teoria. À medida que a água, por processos como chuva ou ciclos de maré, passa sobre o cristal, íons deslocados na estrutura são removidos. Essa limpeza permite a formação mais rápida de camadas de dolomito, superando os defeitos estruturais mencionados anteriormente. Ao longo do tempo geológico, esse processo pode levar à formação de depósitos significativos de dolomito, explicando a presença de vastas formações antigas de dolomito apesar de sua raridade em ambientes contemporâneos.
Confirmação laboratorial e implicações mais amplas
Foto do dolomito
Para validar sua teoria, a equipe realizou experimentos laboratoriais para cultivar dolomito. Eles começaram com um pequeno cristal de dolomito, servindo como núcleo para um crescimento posterior, e o expuseram a uma solução de cálcio e magnésio. Os pesquisadores então simularam flutuações ambientais usando um feixe de elétrons, que impactou o cristal aproximadamente 4.000 vezes ao longo de duas horas. Esse feixe criou um ácido que removeu seletivamente pontos instáveis no cristal, deixando os estáveis intactos. Esse processo permitiu a incorporação rápida de átomos de cálcio e magnésio no cristal, formando as fileiras necessárias para o crescimento do dolomito.
Esse experimento alcançou a formação de cerca de 300 camadas de dolomito, um avanço significativo em relação ao limite anterior de cinco camadas em condições de laboratório. O crescimento observado no cristal de dolomito, embora de apenas cerca de 100 nanômetros, é um passo substancial para entender e replicar a formação natural deste mineral.
A síntese bem-sucedida do dolomito em laboratório não apenas fornece uma resposta plausível para o enigma do dolomito, mas também abre novos caminhos na ciência dos materiais. As percepções obtidas com esta pesquisa podem ser aplicadas à engenharia e produção de outros materiais cristalinos, fundamentais em várias aplicações tecnológicas. Essas aplicações incluem o desenvolvimento de semicondutores, painéis solares, baterias e outras áreas da tecnologia moderna.
O estudo foi publicado na revista Science
