Novas pesquisas sobre a química do oxigênio e do ferro sob as condições extremas encontradas nas profundezas da Terra podem explicar um antigo mistério sísmico chamado zonas de velocidade ultrabaixa. Publicado em Natureza , as descobertas podem ter implicações de longo alcance em nossa compreensão da história geológica da Terra, incluindo eventos que alteram a vida, como o Grande Evento de Oxigenação, que ocorreu há 2,4 bilhões de anos.

Sentado na fronteira entre o manto inferior e o núcleo, 1, 800 milhas abaixo da superfície da Terra, as zonas de velocidade ultrabaixa (UVZ) são conhecidas pelos cientistas por causa de suas assinaturas sísmicas incomuns. Embora esta região seja muito profunda para os pesquisadores observarem diretamente, instrumentos que podem medir a propagação de ondas sísmicas causadas por terremotos permitem que eles visualizem mudanças na estrutura interna da Terra; semelhante a como as medições de ultrassom permitem que os profissionais médicos olhem para dentro de nossos corpos.

Essas medições sísmicas permitiram aos cientistas visualizar essas zonas de velocidade ultrabaixa em algumas regiões ao longo do limite núcleo-manto, observando a desaceleração das ondas sísmicas que passam por eles. Mas saber que os UVZs existem não explica o que os causou.

Contudo, descobertas recentes sobre a química do ferro e do oxigênio em condições profundas da Terra fornecem uma resposta a este antigo mistério.

Acontece que a água contida em alguns minerais que são puxados para dentro da Terra devido à atividade das placas tectônicas poderia, sob pressões e temperaturas extremas, dividir-se - liberando hidrogênio e permitindo que o oxigênio residual se combine com o metal de ferro do núcleo para criar um novo mineral de alta pressão, peróxido de ferro.

Liderado por Ho-kwang "Dave" Mao da Carnegie, a equipe de pesquisa acredita que até 300 milhões de toneladas de água podem ser carregadas para o interior da Terra a cada ano e gerar profundidades, enormes reservatórios de dióxido de ferro, que poderia ser a fonte das zonas de velocidade ultrabaixa que desaceleram as ondas sísmicas no limite núcleo-manto.

Para testar essa ideia, a equipe usou ferramentas sofisticadas no Laboratório Nacional de Argonne para examinar a propagação de ondas sísmicas por meio de amostras de peróxido de ferro que foram criadas sob condições de pressão e temperatura que imitam as profundezas da Terra, empregando uma célula de bigorna de diamante aquecida a laser. Eles descobriram que uma mistura de rocha de manto normal com 40 a 50 por cento de peróxido de ferro tinha a mesma assinatura sísmica das zonas de velocidade ultrabaixa enigmática.

Para a equipe de pesquisa, um dos aspectos mais interessantes desta descoberta é o potencial de um reservatório de oxigênio nas profundezas do interior do planeta, que, se liberado periodicamente na superfície da Terra, pode alterar significativamente a atmosfera inicial da Terra, potencialmente explicando o aumento dramático no oxigênio atmosférico que ocorreu cerca de 2,4 bilhões de anos atrás, de acordo com o registro geológico.

"Descobrir a existência de um reservatório interno gigante de oxigênio tem muitas implicações de longo alcance, "Mao explicou." Agora devemos reconsiderar as consequências de explosões esporádicas de oxigênio e suas correlações com outros eventos importantes na história da Terra, como a formação de ferro em faixas, terra bola de neve, extinções em massa, basaltos de inundação, e rupturas do supercontinente. "