Chumbo desaparecido na Terra: o mistério pode estar no manto

O chumbo está no centro de um dos mistérios mais estranhos do planeta: uma parte considerável parece ter desaparecido. Não se trata de um simples erro de contabilidade - é uma ausência que tem deixado a comunidade científica intrigada há décadas.

Mais do que um metal pesado, o chumbo funciona como um verdadeiro “relógio” da Terra. Ao analisar diferentes formas de chumbo, os cientistas conseguem estimar a idade das rochas e reconstruir como o planeta se formou há milhares de milhões de anos.

Esses sinais ajudam a montar a história da Terra desde os primeiros instantes. Porém, quando se comparam rochas terrestres com meteoritos muito antigos, há algo que não bate certo.

Nas rochas à superfície aparece chumbo “jovem” em excesso e falta uma parte do chumbo original que deveria existir desde o início.

Na prática, este desequilíbrio faz a Terra parecer mais nova do que realmente é - o que, obviamente, não faz sentido. Então, para onde foi o chumbo em falta?

A explicação poderá estar muito abaixo da crosta, numa região a que nenhum ser humano alguma vez chegou.

Como o chumbo se comporta sob pressão

Investigadores da Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore), da Asian School of the Environment (ASE), começaram a apontar para uma hipótese alternativa.

De acordo com o estudo, a Terra não “perdeu” chumbo. Em vez disso, o elemento poderá ter ficado escondido nas profundezas do planeta.

A equipa, liderada pelo Professor Simon Redfern e pela Dr. Liu Siyu, analisou o comportamento do chumbo sob pressões extremas - condições esmagadoras semelhantes às do manto terrestre, a camada espessa entre a crosta e o núcleo.

Ao contrário do que muitos consideravam, o chumbo pode não ter migrado para o núcleo. Em fases iniciais da história da Terra, poderá ter-se ligado ao enxofre e assentado no manto, onde teria permanecido retido durante milhares de milhões de anos.

Porque é que o chumbo é tão importante

O chumbo existe em várias formas, conhecidas como isótopos. Três desses isótopos surgem gradualmente por decaimento radioativo. O urânio e o tório degradam-se lentamente e dão origem a chumbo, funcionando como um cronómetro natural.

O quarto tipo, o chumbo-204, é diferente: existe desde a formação da Terra e não resulta de qualquer decaimento. Por isso, é um marcador essencial de material antigo.

Ao comparar estas formas, os cientistas calculam idades aproximadas para as rochas. Uma rocha com mais chumbo gerado por decaimento aparenta ser mais recente, enquanto uma rocha com mais chumbo original aponta para maior antiguidade.

O problema é que as rochas à superfície não exibem chumbo original suficiente. Esse “vazio” sugere que uma parte está em falta - e tem sido difícil perceber porquê.

Preso em minerais que não conseguimos observar

A equipa concentrou-se no sulfureto de chumbo, um composto que se forma quando o chumbo se liga ao enxofre. Como o chumbo tende naturalmente a associar-se ao enxofre, esta era uma hipótese forte.

Com recurso a simulações computacionais avançadas, os especialistas concluíram que o sulfureto de chumbo se torna extremamente estável sob pressões elevadas. Pode manter-se sólido mesmo a temperaturas que chegam aos 9,000°F (cerca de 4 827 °C), acima do que se encontra em grande parte do manto.

Isto indica que o chumbo antigo pode ter ficado aprisionado, na forma sólida, em profundidade - isolado dos processos geológicos que dominam as rochas à superfície. Assim se explica porque não aparece onde os cientistas esperavam encontrá-lo.

Novos minerais escondidos no manto

As simulações mostraram ainda outro detalhe. A equipa prevê a existência de dois novos tipos de compostos chumbo-enxofre: PbS₂ e PbS₃.

Estes minerais deverão formar-se em zonas do manto com abundância de enxofre. Um deles mantém-se sólido em condições do manto superior. O outro tem maior facilidade em fundir.

Quando o composto mais “mole” derrete, pode deslocar-se para cima. À medida que sobe, poderá transportar pequenas quantidades de chumbo antigo. Isto ajuda a compreender porque é que, por vezes, surge chumbo muito antigo em rochas vulcânicas.

Ou seja, o chumbo não desapareceu - apenas se libertará lentamente ao longo do tempo.

Uma viagem virtual ao interior da Terra

Como ninguém consegue descer milhares de quilómetros abaixo da superfície para verificar isto diretamente, os investigadores recorreram a modelos computacionais de alto desempenho.

Utilizaram software capaz de prever como os átomos se organizam sob condições extremas. Introduzindo temperaturas e pressões adequadas, conseguiram reproduzir o ambiente do interior profundo do planeta.

Os resultados indicam que estes minerais de chumbo e enxofre são suficientemente estáveis para persistirem durante milhares de milhões de anos. Conseguem suportar calor e pressão, mantendo-se retidos.

Desta forma, ganha força a ideia de que o chumbo em falta esteve, o tempo todo, discretamente armazenado no manto.

Implicações para a Terra e para lá dela

Esta descoberta altera a forma como se encara a química da Terra. Sugere que o enxofre tem um papel mais relevante do que se pensava na retenção de metais em profundidade.

Também ajuda a interpretar padrões invulgares observados em rochas vulcânicas. Esses vestígios de chumbo antigo passam, assim, a ter uma origem plausível.

Para além da Terra, o estudo abre caminho para compreender outros planetas rochosos. Se o enxofre consegue aprisionar metais como o chumbo aqui, poderá fazer o mesmo em planetas como Marte.

Isto pode influenciar a forma como os cientistas investigam a formação planetária em todo o sistema solar.

O próximo passo debaixo de terra

O trabalho ainda não terminou. A equipa pretende recriar, em laboratório, condições semelhantes às do manto para testar as previsões.

Os investigadores vão usar equipamento de alta pressão para verificar se estes minerais se formam tal como os modelos indicam.

Vão também analisar amostras de rochas trazidas à superfície por atividade vulcânica, à procura de evidências reais destes compostos ocultos.

O mistério do chumbo em falta poderá estar, finalmente, perto de uma resposta. E, como tantas vezes acontece na ciência, ao resolver-se um enigma surgem logo novos - à espera, algures, sob a superfície.

O estudo completo foi publicado na revista Nature Communications.