A Terra pode ter cedido seus segredos mais íntimos a um par de geoquímicos da Califórnia, que usaram extensas simulações por computador para reunir a história mais antiga do núcleo do nosso planeta.
Este esquema da crosta e manto da Terra mostra os resultados de seu estudo, que descobriu que pressões extremas teriam concentrado os isótopos mais pesados do ferro perto do fundo do manto, que cristalizavam em um oceano de magma.
Usando um super computador para praticamente espremer e aquecer minerais contendo ferro sob condições que existiriam quando a Terra cristalizasse de um oceano de magma para sua forma sólida há 4,5 bilhões de anos, os dois cientistas - da Universidade da Califórnia em Davis - produziram a primeira imagem de como diferentes isótopos de ferro foram inicialmente distribuídos na Terra sólida.
A descoberta pode levar a uma onda de investigações sobre a evolução do manto da Terra, uma camada de material a cerca de 1.800 milhas de profundidade que se estende logo abaixo da fina crosta do planeta até seu núcleo metálico.
"Agora que temos alguma idéia de como esses isótopos de ferro foram originalmente distribuídos na Terra", disse o principal autor do estudo, James Rustad, "devemos poder usar os isótopos para rastrear o funcionamento interno do motor da Terra".
Um artigo descrevendo o estudo de Rustad e co-autor Qing-zhu Yin foi publicado on-line pela revistaNature Geoscience no domingo, 14 de junho, antes da publicação impressa em julho.
Encravado entre a crosta e o núcleo da Terra, o vasto manto responde por cerca de 85% do volume do planeta. Em uma escala de tempo humana, essa imensa porção do nosso orbe parece ser sólida. Mas, durante milhões de anos, o calor do núcleo derretido e o próprio decaimento radioativo do manto fazem com que ele se agite lentamente, como uma sopa grossa em fogo baixo. Essa circulação é a força motriz por trás do movimento da superfície das placas tectônicas, que constrói montanhas e causa terremotos.
Uma fonte de informação que fornece informações sobre a física dessa massa viscosa são as quatro formas estáveis, ou isótopos, de ferro que podem ser encontradas em rochas que subiram à superfície da Terra nas cordilheiras do meio do oceano, onde está ocorrendo a propagação do fundo do mar, e em pontos quentes. como os vulcões do Havaí que atravessam a crosta terrestre. Os geólogos suspeitam que parte desse material se origine na fronteira entre o manto e o núcleo, a cerca de 1.800 milhas abaixo da superfície.
"Os geólogos usam isótopos para rastrear processos físico-químicos na natureza, da mesma forma que biólogos usam DNA para rastrear a evolução da vida", disse Yin.
Como a composição dos isótopos de ferro nas rochas varia de acordo com as condições de pressão e temperatura sob as quais uma rocha foi criada, Yin disse que, em princípio, os geólogos poderiam usar isótopos de ferro nas rochas coletadas em pontos quentes do mundo para rastrear a história geológica do manto. . Mas, para fazer isso, eles precisariam primeiro saber como os isótopos foram originalmente distribuídos no oceano de magma primordial da Terra quando esfriou e endureceu.
Yin e Rustad investigaram como os efeitos concorrentes de pressão e temperatura extremas no interior da Terra afetariam os minerais no manto inferior, a zona que se estende por cerca de 400 milhas abaixo da crosta do planeta até a fronteira do núcleo do manto. Temperaturas de até 4.500 graus Kelvin na região reduzem as diferenças isotópicas entre minerais a um nível minúsculo, enquanto as pressões de esmagamento tendem a alterar a forma básica do próprio átomo de ferro, um fenômeno conhecido como transição eletrônica de rotação.
O par calculou a composição do isótopo de ferro de dois minerais sob uma faixa de temperaturas, pressões e diferentes estados de rotação eletrônica que agora são conhecidos por ocorrer no manto inferior. Os dois minerais, ferroperovskita e ferropericlase, contêm praticamente todo o ferro que ocorre nesta porção profunda da Terra.
Os cálculos eram tão complexos que cada série que Rustad e Yin percorreram o computador precisou de um mês para concluir.
Yin e Rustad determinaram que pressões extremas teriam concentrado os isótopos mais pesados do ferro perto do fundo do manto de cristalização.
Os pesquisadores planejam documentar a variação de isótopos de ferro em produtos químicos puros sujeitos a temperaturas e pressões em laboratório equivalentes às encontradas no limite entre o núcleo e o manto. Eventualmente, disse Yin, eles esperam ver suas previsões teóricas verificadas em amostras geológicas geradas a partir do manto inferior.
Fonte: Eurekalert
