Você não vai acreditar de onde veio o carbono de nosso planeta!

Em um novo estudo publicado nesta semana na revista Nature Geoscience, o petrologista Rajdeep Dasgupta, da Universidade Rice, nos EUA, e seus colegas oferecem uma nova resposta a uma questão geológica muito debatida: como a vida baseada em carbono se desenvolveu na Terra, considerando que a maior parte do carbono do planeta deveria ter ou fervido nos primeiros dias de sua existência ou ficado preso no núcleo da Terra?

“O desafio é explicar a origem dos elementos voláteis, como o carbono, que permanecem fora do núcleo, na parte do manto de nosso planeta”, explica Dasgupta, que compartilha a autoria do estudo com o pós-pesquisador Yuan Li, o cientista Kyusei Tsuno, ambos da Rice, e Brian Monteleone e Nobumichi Shimizu, do Instituto Oceanográfico Woods Hole. O laboratório de Dasgupta é especializado em recriar as condições de alta pressão e alta temperatura que existem ns profundezas da Terra e de outros planetas rochosos. Sua equipe comprime rochas em prensas hidráulicas que podem simular as condições de cerca de 400 quilômetros abaixo da superfície da Terra ou na fronteira entre o manto e o núcleo de planetas menores, como Mercúrio.

“Mesmo antes deste artigo, havíamos publicado vários estudos que revelaram que, mesmo se o carbono não vaporizou no espaço quando o planeta estava em grande parte fundido, ele deveria acabar no núcleo metálico do nosso planeta, porque as ligas ricas em ferro lá têm uma afinidade forte com o carbono”, diz Dasgupta.

Chegada em meteoritos?

O núcleo da Terra, que é formado principalmente por ferro, representa cerca de um terço da massa do planeta. O manto de silicato da Terra forma os outros dois terços e se estende por mais de 2.000 quilômetros abaixo da superfície da Terra. A crosta e a atmosfera da Terra são tão finas que elas são responsáveis por menos de 1% da massa do planeta. O manto, a atmosfera e a crosta constantemente trocam elementos, incluindo os elementos voláteis necessários para a vida.

Se a quantidade inicial do carbono da Terra ferveu para o espaço ou ficou preso no núcleo, de onde o carbono no manto e na nossa biosfera vem?

“Uma ideia popular é que os elementos voláteis como carbono, enxofre, nitrogênio e hidrogênio foram adicionados depois que o núcleo da Terra terminou de se formar”, diz Li, que é cientista da equipe do Instituto de Geoquímica Guangzhou, da Academia Chinesa de Ciências. “Qualquer um desses elementos que caísse na Terra em meteoritos e cometas mais de cerca de 100 milhões de anos após o sistema solar se formar poderiam ter evitado o intenso calor do oceano de magma que cobria a Terra até esse ponto. O problema com essa ideia é que, embora possa explicar a abundância de muitos desses elementos, não há meteoritos conhecidos que produzam a proporção de elementos voláteis na parte de silicato de nosso planeta”, pondera.

Outros elementos.

No final de 2013, a equipe de Dasgupta começou a pensar em formas não convencionais para resolver a questão de elementos voláteis e a composição do núcleo, e eles decidiram realizar experimentos para avaliar como o enxofre ou o silício podem alterar a afinidade do ferro com o carbono. A ideia não veio de estudos da Terra, mas a partir de alguns dos nossos vizinhos planetários.

“Nós pensamos que era definitivamente necessário romper com a composição do núcleo convencional de apenas ferro, níquel e carbono”, lembra Dasgupta. “Então começamos a explorar ligas muito ricas em enxofre e em silício, em parte porque acredita-se que o núcleo de Marte é rico em enxofre e o núcleo de Mercúrio relativamente rico em silício. Era um espectro composicional que parecia relevante, se não para o nosso próprio planeta, então definitivamente no regime de todos os corpos planetários terrestres que dispomos no nosso sistema solar”, conta ele.

As experiências revelaram que o carbono poderia ser excluído do núcleo – e relegado para o manto de silicato – se as ligas de ferro no núcleo fossem ricas em silício ou enxofre.

“Os dados fundamentais revelaram como a partilha de carbono entre as partes metálicas e de silicato de planetas terrestres varia em função das variáveis como temperatura, pressão e conteúdo de enxofre ou de silício”, diz Li.

Choque planetário.

A equipe mapeou as concentrações relativas de carbono que resultariam em vários níveis de enriquecimento de enxofre e silício, e os pesquisadores compararam as concentrações com os elementos voláteis conhecidos no manto de silicato da Terra.

“Um cenário que explica a razão entre carbono e enxofre e a abundância de carbono em nosso planeta é que um planeta embrionário como Mercúrio, que já tinha formado um núcleo rico em silício, colidiu conosco e foi absorvido pela Terra”, aponta Dasgupta. “Uma vez que seria um corpo maciço, a dinâmica poderia trabalhar de uma maneira que o núcleo do planeta iria diretamente para o núcleo do nosso planeta, e o manto rico em carbono iria se misturar com o manto da Terra”, explica.

“Neste trabalho, nós nos concentramos em carbono e enxofre”, diz o pesquisador. “Muito mais trabalho terá de ser feito para conciliar todos os elementos voláteis, mas, pelo menos em termos das abundâncias de carbono e enxofre e a relação entre carbono e enxofre, achamos que este cenário poderia explicar a quantidade de carbono e de enxofre da Terra”, finaliza.

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