p Pistas de algumas rochas incomuns do Arizona apontaram os cientistas da Rice University para uma descoberta - uma assinatura química sutil em rochas de todo o mundo - que poderia responder a um antigo mistério:o que roubou o ferro dos continentes da Terra? p A descoberta tem implicações importantes. Se o teor de ferro das rochas continentais fosse um pouco maior, como é nas rochas abaixo dos oceanos da Terra, por exemplo, nossa atmosfera pode se parecer mais com a de Marte, um planeta tão cheio de ferrugem, rochas oxidadas que parecem vermelhas mesmo da Terra.

p Em um novo artigo disponível online em Avanços da Ciência , Petrologistas de arroz Cin-Ty Lee, Ming Tang, Monica Erdman e Graham Eldridge argumentam que a granada rouba a maior parte do ferro dos continentes. A hipótese vai contra mais de 40 anos de pensamento geofísico, e Tang, um pós-doutorado, e Lee, professor e presidente do Departamento da Terra, Ciências Ambientais e Planetárias em Rice, disseram que esperam uma boa dose de ceticismo de seus colegas.

p "A visão padrão, com o qual até concordamos e escrevemos artigos concordando, é que o ferro é removido da crosta continental por outro mineral chamado magnetita, "Lee disse." Eu acho que as pessoas não pensaram muito sobre granada, possivelmente porque não aparece muito e a magnetita aparece em muitas amostras. "

p Argumentar a favor ou contra qualquer um dos minerais não é fácil porque o ferro que eles são acusados ​​de roubar desaparece muitos quilômetros abaixo dos vulcões ativos. O principal exemplo hoje é o arco de vulcões que se estende pela Cordilheira dos Andes na América do Sul. Acredita-se que arcos continentais semelhantes tenham formado grande parte das principais massas de terra da Terra, mas os cientistas não têm instrumentos capazes de observar diretamente o que acontece sob os arcos vulcânicos continentais. Em vez de, o mistério do ferro ausente deve ser resolvido com raciocínio dedutivo sobre o funcionamento interno da Terra e as rochas raras que contêm pistas da cena do crime.

p "A sabedoria aceita é que a magnetita puxa o ferro do derretimento antes que o derretimento suba e exploda em arcos continentais, "Tang disse." O esgotamento do ferro é mais pronunciado em arcos continentais, onde a crosta é espessa, e muito menos em arcos de ilha, onde a crosta é fina. Contudo, não há uma explicação óbvia para a razão pela qual a extensão do envolvimento da magnetita estaria correlacionada com a espessura da crosta. "

p Mas a granada se correlaciona. Almandine, um tipo de granada com carga de ferro, é feito mais facilmente sob alta pressão e alta temperatura - o tipo de condições que existem na zona de subducção abaixo dos Andes, onde a crosta continental pode ter até 50 milhas de espessura, Lee disse.

p Tang poderia nunca ter suspeitado de granada se não fosse por uma viagem de campo de Lee e estudantes ao centro do Arizona em 2009 para procurar xenólitos.

p "'Xeno' significa estrangeiro e 'lith' significa rocha, - disse Lee. - Eles são muito mais antigos do que os vulcões de onde vieram. Esses vulcões rasgaram as rochas de 60 a 80 quilômetros de profundidade, e os xenólitos surgiram como pequenos fragmentos. É difícil encontrar pedras como esta, mas quando você faz, eles te dão uma janela, uma janela direta, nas partes profundas do arco continental, a raiz."

p Erdman, em seguida, um estudante de doutorado no laboratório de Lee, conduziu uma análise inicial dos xenólitos, e estabeleceu que eles foram formados em um cenário de arco continental e eram ricos em granada. Dois anos depois, Graham Eldridge, estudante de arroz, passou um verão caracterizando elementos de terras raras nos xenólitos e encontrou indícios de que eles continham proporções incomuns de Európio.

p Európio normalmente forma minerais que permitem que cada um de seus átomos compartilhe três elétrons com átomos próximos, um "estado de oxidação" que os químicos notam como Eu + 3. Európio também forma minerais nos quais compartilha dois elétrons, e a notação para este estado menos oxidado é Eu + 2. Em um ambiente rico em oxigênio, Európio ocorre em seu estado de oxidação mais alto (Eu + 3), mas em níveis mais intermediários de oxigênio no manto pode ocorrer tanto nos estados Eu + 2 quanto Eu + 3.

p Os estados de oxidação do Europium que Eldridge encontrou nos xenólitos do Arizona sugeriram que eles se formaram em condições menos oxidadas do que seria esperado no cenário de magnetita, mas não havia dados suficientes para confirmar esse palpite.

p "Arcos continentais acontecem em zonas de subducção, onde uma placa tectônica oceânica desliza abaixo de uma placa continental, "Disse Lee." Quando a placa oceânica é reciclada de volta para o manto, acredita-se que ele introduz uma grande quantidade de oxigênio no manto. O cenário da magnetita para a depleção de ferro depende fortemente da ideia de que essas zonas de subducção são altamente oxidadas em profundidade. "

p Tang se juntou ao grupo de Lee em 2016 e ficou intrigado com as proporções de Europium nos xenólitos. Tang tinha vasta experiência na caracterização de Europium como parte de seus estudos de doutorado na Universidade de Maryland, e ele começou a realizar centenas de medições meticulosas para caracterizar com mais precisão as proporções de Európio nos xenólitos do Arizona.

p A qualidade dos dados de Tang não só confirmou as taxas de európio de baixa oxidação, mas permitiu-lhe desenvolver uma nova hipótese que ligava tudo:a granada, as proporções de Európio e o fato de que crostas continentais mais espessas são mais destituídas de ferro do que crostas de arco insular mais delgadas.

p "À medida que a coluna da crosta fica cada vez mais espessa, como é em arcos continentais, a temperatura e a pressão são grandes o suficiente para produzir essas granadas ricas em ferro, que são pesados ​​e afundam, "Tang disse." O ferro que eles puxam é ferro ferroso (Fe + 2) e não altamente oxidado. Ele volta para o manto, e o ferro que permanece no derretimento e irrompe para se tornar parte da crosta continental torna-se ainda mais oxidado em seu caminho para a superfície. "

p Para testar a hipótese em escala global, Tang passou vários meses examinando registros no banco de dados GEOROC do Instituto Max Planck, uma coleção global abrangente de análises publicadas de rochas vulcânicas e xenólitos do manto coletados em todo o mundo.

p "Há uma relação entre a depleção de ferro e as assinaturas de fracionamento de granada, o que significa que magmas que fracionam mais granada são mais empobrecidos em ferro, "Tang disse." Isso nasce no registro global, mas a evidência é algo que não seria óbvio examinando apenas um ou dois casos. É o tipo de coisa que requer um banco de dados global, e esses só foram disponibilizados recentemente. "

p Lee disse que a descoberta tem implicações importantes para a capacidade da Terra de sustentar uma atmosfera rica em oxigênio.

p "A fotossíntese produz oxigênio, mas a principal coisa que tira o oxigênio da circulação por um longo tempo é a oxidação da crosta, "Disse Lee." Se o que sai dos vulcões para formar os continentes já está efetivamente enferrujado, então ele não reagirá imediatamente e esgotará o oxigênio da atmosfera. "

p Depois de enviar seus resultados para publicação revisada por pares, Tang e Lee descobriram que o renomado petrólogo australiano Ted Ringwood e seus colegas haviam implicado a granada em vez da magnetita em alguns artigos publicados há 50 anos.

p "Muitas pessoas em nosso campo têm uma linhagem científica que remonta a Ringwood, "Disse Lee." Tenho certeza que muitos deles podem dar uma olhada e pensar que esta é uma ideia maluca, mas considerando que seu tataravô, falando academicamente, tinha especulado sobre isso, talvez estejamos em boa companhia. "