Estudo vem comprovar, pela primeira vez, a teoria com mais de 40 anos que aponta no sentido de o núcleo terrestre estar a perder algum material para o manto da Terra
O ouro e outros metais preciosos estão a verter do núcleo da Terra para as camadas superiores, acabando por chegar à superfície durante a formação de ilhas vulcânicas como o Havaí, sugere um novo estudo.
A teoria resulta de uma análise de três anos das rochas basálticas do Havaí, que se formaram originalmente a partir de plumas de magma, ou rocha derretida, que se elevam do fundo do oceano. Pistas sob a forma de metais pesados encontrados nas rochas vulcânicas podem confirmar uma suspeita há muito sustentada pelos geólogos - a de que o núcleo fundido da Terra não está isolado, mas provavelmente sangra para o manto rochoso, a camada entre a fina crosta do planeta e o núcleo.
“Há cerca de 40 anos, surgiu pela primeira vez a teoria de que talvez o núcleo esteja a perder algum material para o manto, mas os sinais que obtivemos até agora eram muito ambíguos”, explica Nils Messling, geoquímico da Universidade de Göttingen, na Alemanha, e principal autor do relatório, publicado a 21 de maio na revista Nature. “Agora, na minha opinião, temos a primeira prova muito forte de que parte do núcleo está realmente a acabar no manto”.
Os cientistas já sabiam que a maior parte do ouro do planeta - mais de 99,95%, segundo Messling - está escondida no núcleo fundido, juntamente com outros elementos pesados como a platina. Como os meteoritos se bombardearam uns aos outros no início da história da Terra, desenvolveu-se um reservatório destes metais preciosos quando o núcleo se formou há cerca de 4,5 mil milhões de anos.
Mas este estudo sugere que pelo menos uma pequena quantidade desse ouro escapou para a superfície, levantando a perspetiva fascinante de que, se a fuga continuar, mais e mais deste metal precioso poderá viajar do centro da Terra para a crosta no futuro.
“As nossas descobertas não mostram apenas que o núcleo da Terra não está tão isolado como se supunha anteriormente. Podemos agora também provar que enormes volumes de material superaquecido do manto - várias centenas de quatriliões de toneladas métricas de rocha - têm origem na fronteira entre o núcleo e o manto e sobem à superfície da Terra para formar ilhas oceânicas como o Havaí”, afirma o coautor do estudo Matthias Willbold, professor na Universidade de Göttingen, num comunicado.
À procura de metais preciosos no núcleo da Terra
Para encontrar provas desta interação entre o núcleo e o manto, Messling e os seus co-autores recolheram algumas amostras de rochas vulcânicas havaianas no Smithsonian Institution, em Washington, DC.
“Algumas foram recolhidas através de um submarino, de um vulcão de águas profundas, mas (de resto) são basicamente rochas basálticas de aspeto muito vulgar, muito despretensiosas, que se podem encontrar em qualquer parte do Havaí”, refere. “Começámos com meio quilo de rocha, triturámo-la até ficar em pó e depois derretemo-la no forno com alguns químicos diferentes, para acabar com uma amostra em forma líquida.”
A partir dessa amostra, a equipa extraiu todos os elementos do grupo da platina, que inclui a própria platina, bem como os menos conhecidos ródio, paládio, irídio, ósmio e ruténio. Os cientistas concentraram-se então no ruténio, um metal cinzento-prateado tão raro na crosta terrestre como o ouro.
“O manto quase não contém ruténio”, aponta Messling. “É um dos elementos mais raros da Terra. Mas a Terra é basicamente feita de meteoritos que se chocaram uns contra os outros e os meteoritos (contêm) ruténio, que foi para o núcleo quando este se formou. Assim, o manto quase não tem ruténio e o núcleo tem todo o ruténio. O mesmo acontece com o ouro e a platina”.
O núcleo da Terra tem duas camadas. Uma esfera metálica sólida e quente de ferro e níquel tem cerca de 70% do tamanho da Lua, com um raio de cerca de 1.221 quilómetros (759 milhas). Um núcleo externo de metal líquido tem cerca de 2.253 quilómetros (1.400 milhas) de espessura e estende-se até cerca de 2.897 quilómetros (1.800 milhas) abaixo da superfície, ou seja, até ao manto.
Em contraste, o manto, que se situa entre a crosta exterior do planeta e o núcleo fundido, tem 2.897 quilómetros de rocha sólida.
Para determinar se o ruténio extraído era originalmente do núcleo e não do manto, a equipa analisou um isótopo específico, ou tipo, de ruténio que era provavelmente mais abundante nos primeiros materiais de construção da Terra durante o tempo em que o núcleo se formou há milhares de milhões de anos.
“A grande maioria do ouro e de outros metais preciosos, como a platina, foram provavelmente libertados por impactos maciços de meteoritos durante as fases finais da formação da Terra - um processo conhecido como acreção tardia”, afirma Pedro Waterton, professor assistente de geoquímica na Universidade de Copenhaga, na Dinamarca, que não esteve envolvido no estudo.
A presença do isótopo de ruténio nas amostras de basalto indica que pelo menos uma parte da rocha foi formada a partir de material proveniente do núcleo metálico fundido.
Isto porque é consensual, aponta Messling, que o material que coalesceu durante as fases iniciais da formação da Terra já não existe no registo de meteoritos. Acrescentou que a assinatura isotópica em rochas de vulcões hotspot como os do Havaí é totalmente diferente de qualquer outra rocha ou meteorito conhecido.
Por outras palavras, o isótopo de ruténio que Messling encontrou estava encerrado no núcleo há milhares de milhões de anos, pelo que a deteção do isótopo em rochas vulcânicas atuais sugere que provém do núcleo.
“É um método bastante inovador e difícil”, explica Messling. "Conseguimos medir o ruténio em rochas que quase não têm ruténio. Em meio quilo de rocha, havia menos de miligramas - uma agulha num palheiro do tamanho de um planeta! Isso é bastante excitante - pelo menos para um geoquímico. Foi um processo longo mas muito emocionante".
Qual é a relação com o ouro? É quimicamente semelhante ao ruténio, lembra Messling, por isso, se o núcleo está a perder ruténio, também está a perder ouro em quantidades semelhantes. No entanto, esta seria uma quantidade “minúscula”. E mesmo que os cientistas quisessem extrair o ouro diretamente da fonte, a fronteira entre o núcleo e o manto, isso é muito mais profundo do que a tecnologia atual poderia perfurar. De facto, é cerca de 236 vezes mais profundo do que o furo mais profundo alguma vez perfurado - o Superdeep Borehole de Kola, na Rússia, que atinge uma profundidade de 12,3 quilómetros.
A prova de que o núcleo não está isolado é particularmente emocionante porque o núcleo e o manto não deveriam interagir de todo, considera Messling. "A sua densidade é demasiado diferente, como a do óleo e a da água, pelo que, tecnicamente, não se deviam misturar. E ainda não temos um bom mecanismo para explicar porque é que se misturam. Não sabemos muito sobre o núcleo", explica.
As amostras de rochas havaianas sugerem que o processo de fuga demora entre 500 milhões e mil milhões de anos a completar-se, afirma Messling.
“É algo que ocorreu há algum tempo, e suspeitamos que provavelmente tem estado a acontecer desde sempre, e provavelmente ainda está a ocorrer agora”, refere.
De acordo com Messling, se a fuga de metais preciosos é um processo contínuo, é possível que pelo menos uma parte do ouro que os humanos extraíram possa ter vindo do núcleo, mesmo que a quantidade de material do núcleo numa única rocha seja insignificante, e que o fornecimento mundial de ouro pareça estar a reabastecer-se.
“É uma ideia muito interessante que, embora este processo seja minúsculo e tenha um efeito nulo se olharmos apenas para uma ilha, se o escalarmos para 4,5 mil milhões de anos, pode ser que altere a composição da Terra”, garante.
Interação núcleo-manto
Os investigadores que não participaram no estudo expressaram opiniões positivas sobre os resultados.
“Sabemos que a Terra foi construída a partir de diferentes gerações de material meteorítico que foram adicionados progressivamente ao planeta em crescimento e que os metais preciosos das primeiras gerações de material meteorítico se concentraram no núcleo do nosso planeta, enquanto os metais dos meteoritos adicionados nas fases finais do crescimento da Terra ficaram retidos no manto do nosso planeta”, resume Helen Williams, professora de geoquímica e ciências planetárias na Universidade de Cambridge, no Reino Unido. A assinatura isotópica do ruténio nas rochas dos vulcões hotspot, como os do Havaí, é totalmente diferente de qualquer outra rocha ou meteorito de que há registo, segundo o principal autor do estudo, Nils Messling, geoquímico da Universidade de Göttingen. Nils Messling
O estudo, acrescenta, confirma que as plumas do manto - jatos ascendentes de rocha derretida provenientes da fronteira entre o núcleo e o manto que criam pontos quentes como o Havaí - contêm, de facto, material de alguma forma derivado do núcleo metálico da Terra, disse Williams, acrescentando que o resultado era “excitante”.
Jesse Reimink, professor associado de geociências na Universidade Estatal da Pensilvânia, concorda. “Este é um debate muito antigo e os novos dados dos últimos 10 anos revigoraram a possibilidade de o núcleo estar a ‘vazar’ quimicamente para o manto ao longo do tempo”, aponta. “Este estudo parece realmente confirmar a conclusão - o núcleo contribui de facto com algum material para o manto”.
A investigação mais recente também reforça o argumento apresentado em trabalhos anteriores de que algumas plumas do manto incorporam material do núcleo da Terra, diz Waterton, da Universidade de Copenhaga.
Isso também significa que algum do ouro na crosta terrestre é originário do núcleo? “Sim, mas provavelmente apenas uma quantidade muito pequena”, culmina.
