A bigorna de diamante recriou as condições da Terra primitiva à medida que o material que é análogo ao núcleo - linha tracejada interna - se separa do material que é análogo ao oceano de magma no manto - a linha tracejada externa. A barra de escala no painel esquerdo é de 10 mícrons. Crédito:Colin Jackson.
Plumas de rocha quente subindo do manto da Terra em pontos quentes vulcânicos contêm evidências de que os anos de formação da Terra podem ter sido ainda mais caóticos do que se pensava, de acordo com um novo trabalho de uma equipe de cientistas Carnegie e Smithsonian publicado em Natureza .
É bem sabido que a Terra se formou a partir do acúmulo de matéria ao redor do jovem Sol. Eventualmente, o planeta cresceu a tal tamanho que o metal de ferro mais denso afundou para dentro, para formar o início do núcleo da Terra, deixando o manto rico em silicato flutuando acima.
Mas um novo trabalho de uma equipe liderada por Yingwei Fei e Carnegie da Carnegie e Colin Jackson do Smithsonian argumenta que essa separação do manto e do núcleo não foi um processo tão ordenado.
"Nossas descobertas sugerem que como o núcleo foi extraído do manto, o manto nunca totalmente misturado, "Jackson explicou." Isso é surpreendente porque a formação do núcleo aconteceu imediatamente após grandes impactos de outros objetos do Sistema Solar que a Terra experimentou durante seu crescimento, semelhante ao evento de impacto gigante que mais tarde formou a lua. Até agora, era amplamente considerado que esses impactos muito energéticos teriam agitado completamente o manto, misturar todos os seus componentes em um estado uniforme. "
A arma fumegante que levou a equipe a sua hipótese vem de assinaturas isotópicas únicas e antigas de tungstênio e xenônio encontradas em pontos quentes vulcânicos, como o Havaí. Embora se acreditasse que essas plumas se originavam das regiões mais profundas do manto, a origem dessas assinaturas isotópicas únicas tem sido debatida. A equipe acredita que a resposta está no comportamento químico do iodo, o elemento pai do xenônio, em pressão muito alta.
A Terra experimentou vários grandes impactos; as condições de alta pressão e temperatura causaram bolsões de partição do núcleo e do manto que persistem como quimicamente distintos hoje. Crédito:Neil Bennett
Isótopos são versões de elementos com o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons. Isótopo radioativo de elementos, como iodo-129, são instáveis. Para ganhar estabilidade, o iodo-129 decai em xenônio-129. Portanto, as assinaturas isotópicas do xenônio em amostras de manto de pluma estão diretamente relacionadas ao comportamento do iodo durante o período de separação núcleo-manto.
Usando células de bigorna de diamante para recriar as condições extremas em que o núcleo da Terra se separou de seu manto, Jackson, Fei, e seus colegas - Neil Bennett e Zhixue Du da Carnegie e Elizabeth Cottrell do Smithsonian - determinaram como o iodo se dividia entre o núcleo metálico e o manto de silicato. Eles também demonstraram que se o núcleo nascente se separasse das regiões mais profundas do manto enquanto ainda estava crescendo, então, essas bolsas do manto possuiriam a química necessária para explicar as assinaturas isotópicas únicas de tungstênio e xenônio, contanto que esses bolsos permanecessem sem mistura com o resto do manto até os dias de hoje.
De acordo com Bennett:"O principal comportamento que identificamos foi que o iodo começa a se dissolver no núcleo sob pressões e temperaturas muito altas. Nessas condições extremas, iodo e háfnio, que decai radioativamente em xenônio e tungstênio, exibem preferências opostas para metal formador de núcleo. Esse comportamento levaria às mesmas assinaturas isotópicas exclusivas agora associadas aos pontos de acesso. "
Cálculos da equipe também prevêem que as assinaturas isotópicas de tungstênio e xenônio devem ser associadas a bolsas densas do manto.
"Como gotas de chocolate na massa de biscoitos, essas bolsas densas do manto seriam muito difíceis de remontar, e este pode ser um aspecto crucial para a retenção de suas antigas assinaturas isotópicas de tungstênio e xenônio até os dias modernos, "Jackson explicou.
"Ainda mais empolgante é que há evidências geofísicas crescentes de que realmente existem regiões densas do manto, descansando logo acima do núcleo - chamadas zonas de velocidade ultrabaixa e grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento. Este trabalho reúne essas observações, "Fei acrescentou." A metodologia desenvolvida aqui também abre novas oportunidades para estudar diretamente os processos da Terra profunda. "
