Uma nova pesquisa da Universidade do Texas em Austin revela que a composição única do ferro da Terra não está ligada à formação do núcleo do planeta, questionando uma teoria prevalecente sobre os eventos que moldaram nosso planeta durante seus primeiros anos.

A pesquisa, publicado em Nature Communications em 20 de fevereiro, abre a porta para outras teorias concorrentes sobre por que a Terra, em relação a outros planetas, tem níveis mais altos de isótopos pesados ​​de ferro. Entre eles:isótopos de ferro leve podem ter sido vaporizados no espaço por um grande impacto com outro planeta que formou a lua; a lenta agitação do manto à medida que faz e recicla a crosta terrestre pode incorporar preferencialmente ferro pesado à rocha; ou, a composição da matéria-prima que formou o planeta em seus primeiros dias pode ter sido enriquecida com ferro pesado.

Um isótopo é uma variedade de átomos que tem um peso diferente de outros átomos do mesmo elemento porque tem um número diferente de nêutrons.

"A formação do núcleo da Terra foi provavelmente o maior evento que afetou a história da Terra. Os materiais que compõem toda a Terra foram derretidos e diferenciados, "disse Jung-Fu Lin, um professor da Escola de Geociências UT Jackson e um dos autores do estudo. "Mas neste estudo, dizemos que deve haver outras origens para a anomalia do isótopo de ferro da Terra. "

Jin Liu, agora um pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Stanford, liderou a pesquisa enquanto fazia seu doutorado. na Jackson School. Colaboradores incluem cientistas da Universidade de Chicago, Universidades da Sorbonne na França, Laboratório Nacional de Argonne, o Centro de Ciência de Alta Pressão e Pesquisa de Tecnologia Avançada na China, e a Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.

Amostras de rochas de outros corpos e objetos planetários - desde a lua, para Marte, a meteoritos antigos chamados condritos - todos compartilham aproximadamente a mesma proporção de isótopos de ferro pesado para leve. Em comparação com essas amostras do espaço, as rochas da Terra têm cerca de 0,01 por cento mais isótopos pesados ​​de ferro do que isótopos leves.

Isso pode não parecer muito, mas Lin disse que é significativo o suficiente para tornar a composição do ferro da Terra única entre os mundos conhecidos.

"Esta anomalia de 0,01 por cento é muito significativa em comparação com, dizer, condritos, "Lin disse." Esta diferença significativa, portanto, representa uma fonte diferente ou origem de nosso planeta. "

Lin disse que uma das teorias mais populares para explicar a assinatura do ferro da Terra é que o tamanho relativamente grande do planeta (em comparação com outros corpos rochosos do sistema solar) criou condições de alta pressão e alta temperatura durante a formação do núcleo que fez diferentes proporções de isótopos de ferro pesados ​​e leves acumulam-se no núcleo e no manto. Isso resultou em uma maior parcela de isótopos pesados ​​de ferro ligados a elementos que compõem o manto rochoso, enquanto isótopos de ferro mais leves se uniram e com outros metais traço para formar o núcleo da Terra.

Mas quando a equipe de pesquisa usou uma bigorna de diamante para submeter pequenas amostras de ligas metálicas e rochas de silicato às pressões de formação do núcleo, eles não apenas descobriram que os isótopos de ferro permaneceram parados, mas que os laços entre o ferro e outros elementos ficaram mais fortes. Em vez de quebrar e religar com manto comum ou elementos centrais, a configuração inicial do vínculo ficou mais resistente.

"Nossos estudos de alta pressão descobriram que o fracionamento isotópico de ferro entre o manto de silicato e o núcleo de metal é mínimo, "disse Liu, o autor principal.

Co-autor Nicolas Dauphas, um professor da Universidade de Chicago, enfatizou que analisar as medições em escala atômica foi uma façanha em si.

"É preciso usar técnicas matemáticas sofisticadas para dar sentido às medições, "disse ele." Foi preciso um time dos sonhos para conseguir isso. "

Helen Williams, professor de geologia na Universidade de Cambridge, disse que é difícil saber as condições físicas da formação do núcleo da Terra, mas que as altas pressões no experimento tornam a simulação mais realista.

"Este é um estudo realmente elegante usando uma abordagem altamente inovadora que confirma resultados experimentais mais antigos e os estende a pressões muito mais altas apropriadas para as condições prováveis ​​de equilíbrio do manto-núcleo na Terra, "Williams disse.

Lin disse que serão necessárias mais pesquisas para descobrir a razão da assinatura única de ferro da Terra, e que os experimentos que se aproximam das condições iniciais da Terra terão um papel fundamental porque as rochas do núcleo são impossíveis de alcançar.