No seu núcleo, a maior reserva de hidrogénio da Terra pode estar escondida.

À primeira vista, a Terra não parece propriamente um “planeta do hidrogénio”. Do lado de fora, o que vemos é sobretudo hidrogénio ligado ao oxigénio - a água - algo tão comum que quase passa despercebido.

Mas um novo estudo sugere que pode haver muito mais hidrogénio do que aquele que está à superfície: enormes quantidades poderão estar guardadas no núcleo do planeta, presas à liga de ferro extremamente densa que existe lá em baixo.

Quanto é “enorme”? Até 45 vezes mais do que os cerca de 150 quintiliões de quilogramas de hidrogénio contidos nos oceanos da Terra. Se assim for, o núcleo seria a maior reserva de hidrogénio do planeta.

Não é uma reserva à qual alguma vez possamos aceder, claro. Ainda assim, perceber quanto hidrogénio fica retido no núcleo ajuda os cientistas a compreender a história de formação do nosso mundo, como é gerado o seu campo magnético e, afinal, de onde veio a água da Terra.

De facto, “uma quantidade assim exigiria que a Terra obtivesse a maior parte da sua água nas fases principais da acreção terrestre, em vez de a receber através de cometas numa adição tardia”, escreve uma equipa liderada pelo geocientista Dongyang Huang, da Universidade de Pequim, na China.

Limitados como estamos pela impossibilidade de chegar ao núcleo do planeta - quanto mais perfurá-lo para obter uma amostra -, o que sabemos sobre o seu conteúdo baseia-se em experiências de laboratório, simulações e cálculos.

O trabalho de Huang e dos seus colegas está entre os mais robustos. Usando uma célula de bigorna de diamante, os investigadores comprimiram uma pequena esfera de ferro envolvida em vidro de silicato hidratado até pressões de 111 gigapascais, enquanto a aqueciam para temperaturas na ordem dos 5.100 kelvins. O limite inferior da pressão no núcleo da Terra ronda os 136 gigapascais, e a temperatura estará aproximadamente entre 5.000 e 6.000 kelvins.

Embora a pressão do ensaio fique ligeiramente abaixo da pressão no núcleo, está suficientemente próxima para oferecer uma recriação plausível de como estes elementos se comportam num ambiente tão extremo.

Dentro deste intervalo de temperaturas, a amostra liquefaz-se por completo, sem qualquer material sólido remanescente; os componentes ficam totalmente misturados. Nesta mistura em agitação, ferro, silício, oxigénio e hidrogénio movem-se livremente, e o sistema comporta-se como se espera que o núcleo primitivo, ainda fundido, se comportasse.

É, na prática, o mais perto que os cientistas conseguem chegar de reproduzir uma amostra do núcleo em laboratório - mesmo que o resultado só exista por um curto período.

Os resultados mostraram que o hidrogénio se misturou facilmente com o ferro e, a partir daí, ligou-se ao oxigénio e ao silício presentes na mistura. Quando o núcleo do nosso planeta se formou, há milhares de milhões de anos, o hidrogénio poderá ter ficado ali sequestrado de forma semelhante.

Sabemos que o núcleo não é ferro puro; a forma como reflete ondas sísmicas indica que não é suficientemente denso para isso. Análises anteriores sugerem que entre 2 e 10% do núcleo, em massa, poderá ser silício.

Com base nessas estimativas e na forma como o hidrogénio se ligou ao silício na experiência da bigorna, a equipa calculou que 0,07 a 0,36% da massa do núcleo seria hidrogénio.

Isso corresponde a entre 9 e 45 vezes a quantidade de hidrogénio existente em toda a água dos oceanos da Terra - um total de 1,35 a 6,75 sextiliões de quilogramas do elemento.

Há muito que os cientistas suspeitam que o núcleo da Terra “acumula” hidrogénio, mas tem sido difícil quantificar esse montante. Este trabalho indica que, apesar de o planeta parecer pobre em hidrogénio visto de fora, o hidrogénio visível poderá ser apenas uma pequena fração do inventário total da Terra.

Saber quanto hidrogénio está preso no núcleo ajuda os cientistas a reconstruir a origem da água terrestre e como ela foi armazenada e reciclada ao longo de milhares de milhões de anos. Se o hidrogénio e o oxigénio conseguirem entrar e sair do núcleo com o tempo, então a água pode estar muito mais profundamente integrada no planeta do que os oceanos à superfície, por si só, sugerem.

E, se este processo for comum, isso pode significar que outros planetas rochosos - mesmo aqueles que parecem secos à distância - também podem albergar água escondida, muito abaixo das suas superfícies.

A investigação foi publicada na Nature Communications.