À primeira vista, a Terra não parece ter grande coisa no que toca a hidrogénio… mas isso não quer dizer que seja totalmente pobre no elemento mais abundante do Universo. Ligado ao oxigénio, ele está bem à vista sob a forma de água.
No entanto, segundo um novo estudo, enormes quantidades de hidrogénio poderão também estar aprisionadas no núcleo do nosso planeta, associadas à liga de ferro densamente compactada que ali se esconde.
Quanto hidrogénio? Até 45 vezes mais do que os cerca de 150 quintiliões de quilogramas de hidrogénio presentes nos oceanos da Terra. Isso faria do núcleo terrestre o maior reservatório de hidrogénio do planeta.
Não é, claro, um reservatório a que alguma vez possamos recorrer. Mas saber quanto hidrogénio está retido no núcleo ajuda os cientistas a compreender a história da formação da Terra, a forma como ela gera o seu campo magnético e de onde veio, afinal, a sua água.
De facto, “Uma quantidade deste tipo exigiria que a Terra tivesse adquirido a maior parte da sua água nas principais fases da acreção terrestre, em vez de a receber por cometas numa fase 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 nosso planeta, quanto mais perfurá-lo para obter uma amostra, o nosso conhecimento sobre a sua composição baseia-se em experiências laboratoriais, simulações e cálculos.
O trabalho realizado por Huang e pelos seus colegas é dos mais sólidos até agora. Recorrendo a 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, aquecendo-a ao mesmo tempo a temperaturas na ordem dos 5.100 kelvins. O limite inferior de pressão no núcleo terrestre ronda os 136 gigapascais, e a sua temperatura situa-se aproximadamente entre 5.000 e 6.000 kelvins.
Embora a pressão alcançada na experiência fique um pouco abaixo da existente no núcleo, está suficientemente próxima para fornecer uma reprodução plausível do comportamento destes elementos num ambiente tão extremo.
Neste intervalo de temperaturas, a amostra liquefaz-se por completo, sem restar qualquer material sólido; os componentes ficam totalmente misturados. Nesta mistura em agitação, ferro, silício, oxigénio e hidrogénio movem-se livremente, e o sistema comporta-se da forma que os cientistas esperam que o núcleo primitivo e fundido da Terra se comportasse.
É praticamente o mais perto que os cientistas conseguem chegar de reproduzir uma amostra do núcleo em laboratório, mesmo que a amostra obtida exista apenas durante pouco tempo.
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 estava a formar, há milhares de milhões de anos, o hidrogénio poderá ter ficado sequestrado ali de forma semelhante.
Sabemos que o núcleo não é ferro puro; a forma como reflete as ondas sísmicas indica que não é suficientemente denso para isso. Análises anteriores concluíram que entre 2 e 10 por cento do núcleo, em massa, poderá ser silício.
Com base nessas estimativas e na forma como o hidrogénio se ligou ao silício na experiência com a bigorna, a equipa calculou que entre 0,07 e 0,36 por cento 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 terrestre armazena hidrogénio, mas a quantidade exata tem sido difícil de determinar. Este trabalho sugere que, embora o planeta pareça pobre em hidrogénio à superfície, o hidrogénio que conseguimos observar poderá representar apenas uma pequena fração do inventário total da Terra.
Perceber quanto hidrogénio está encerrado no núcleo ajuda os cientistas a reconstruir a origem da água terrestre e a forma como ela foi armazenada e reciclada ao longo de milhares de milhões de anos. Se o hidrogénio e o oxigénio puderem entrar e sair do núcleo com o passar do tempo, então a água poderá estar muito mais profundamente incorporada no planeta do que os oceanos à superfície, por si só, fazem supor.
E, se este processo se revelar comum, isso poderá significar que outros planetas rochosos - mesmo aqueles que parecem secos à distância - também podem esconder água nas profundezas sob as suas superfícies.
A investigação foi publicada na Nature Communications.
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