Dividir água em hidrogênio e oxigênio é um tema importante no desenvolvimento de produtos limpos, fonte de energia abundante. Um novo estudo liderado por um grupo de pesquisa internacional revelou que quando a água encontra o núcleo de ferro da Terra, as pressões e temperaturas extremamente altas existentes na fronteira núcleo-manto podem naturalmente fazer com que a água se divida em hidrogênio e um dióxido de ferro superoxidado. Tanto o hidrogênio liberado quanto o oxigênio retido no dióxido têm muitas implicações e consequências de longo alcance, incluindo os comportamentos da fronteira núcleo-manto como um enorme gerador de hidrogênio, a separação dos ciclos de hidrogênio e água da Terra profunda, e o acúmulo de manchas ricas em oxigênio.

O artigo, publicado no National Science Review , é o resultado de uma colaboração internacional entre o Centro de Pesquisa Avançada de Ciência e Tecnologia de Alta Pressão (HPSTAR) na China e o Carnegie Institution for Science em Washington, DC, e Departamento de Geociências, Universidade de Stanford. Eles conduziram estudos experimentais de alta pressão-temperatura e cálculos teóricos sobre a reação entre água e ferro e sondaram os produtos de reação com fontes de raios-X síncrotron na Fonte Avançada de Fótons, Laboratório Nacional de Argonne. Eles observaram uma série de óxidos de ferro de composição intermediária e hidreto de ferro, com o produto final de hidrogênio e o novo dióxido de ferro superoxidado.

Os autores argumentam que, com base em nosso conhecimento da água nas lajes que se subdividem no interior profundo como resultado do movimento das placas tectônicas, 300 milhões de toneladas de água por ano poderiam ser carregadas para baixo e encontrar o ferro no núcleo. Isso poderia gerar uma grande quantidade de hidrogênio livre no limite núcleo-manto, 2.900 quilômetros abaixo da superfície. Essa rica fonte de hidrogênio está muito além do nosso alcance. Mas compreender a geoquímica dos voláteis profundos envolverá estudar o retorno do hidrogênio à superfície como hidrogênio livre, como hidretos de carbono por meio de reações com carbono, como hidretos por meio da reação com nitrogênio, enxofre, e halogênios, ou como água após recombinar-se com o oxigênio no caminho para cima.

Além disso, os autores apontam que o acúmulo contínuo de dióxido de ferro superoxidado na fronteira manto-núcleo ao longo da história da Terra pode criar domínios consideráveis ​​detectáveis ​​por sondas sísmicas. Esses domínios podem permanecer na fronteira do manto-núcleo indefinidamente, sem perturbação. Contudo, eles estão deslocados em termos de sua química altamente oxidada no ambiente reduzido próximo ao núcleo de ferro. Em caso de superaquecimento do núcleo, uma grande quantidade de oxigênio pode ser liberada e irromper na superfície, causando um episódio colossal, como o Grande Evento de Oxidação há 2,4 bilhões de anos, que bombeou oxigênio para a atmosfera e permitiu o desenvolvimento de vida aeróbica.

"Esta reação de divisão da água recém-descoberta na Terra média afeta a geoquímica da atmosfera para o interior profundo, "disse o autor principal Ho-kwang Mao." Muitas teorias anteriores precisam ser reexaminadas agora. "