Minerais microscópicos escavados de um afloramento antigo de Jack Hills, na Austrália Ocidental, têm sido objeto de intenso estudo geológico, já que parecem ter traços do campo magnético da Terra que remonta a 4,2 bilhões de anos atrás. Isso é quase 1 bilhão de anos antes de quando se pensava que o campo magnético se originava, e quase de volta à época em que o próprio planeta foi formado.

Mas por mais intrigante que essa história de origem possa ser, uma equipe liderada pelo MIT agora encontrou evidências do contrário. Em um artigo publicado em Avanços da Ciência , a equipe examinou o mesmo tipo de cristais, chamados zircões, escavado do mesmo afloramento, e concluíram que os zircões que coletaram não são confiáveis ​​como registradores de campos magnéticos antigos.

Em outras palavras, o júri ainda não decidiu se o campo magnético da Terra existia antes de 3,5 bilhões de anos atrás.

"Não há nenhuma evidência robusta de um campo magnético anterior a 3,5 bilhões de anos atrás, e mesmo se houvesse um campo, será muito difícil encontrar evidências disso nos zircões de Jack Hills, "diz Caue Borlina, um estudante de pós-graduação no Departamento da Terra do MIT, Atmosférico, e Ciências Planetárias (EAPS). "É um resultado importante no sentido de que sabemos o que não procurar mais."

Borlina é o primeiro autor do artigo, que também inclui o professor Benjamin Weiss da EAPS, Eduardo Lima, cientista pesquisador principal, e o cientista pesquisador Jahandar Ramezan do MIT, junto com outros da Universidade de Cambridge, Universidade de Harvard, a Universidade da Califórnia em Los Angeles, a Universidade do Alabama, e Princeton University.

Um campo, agitado

Acredita-se que o campo magnético da Terra desempenhe um papel importante em tornar o planeta habitável. Não só um campo magnético define a direção das agulhas de nossa bússola, também atua como uma espécie de escudo, desviando o vento solar que poderia corroer a atmosfera.

Os cientistas sabem que hoje o campo magnético da Terra é alimentado pela solidificação do núcleo de ferro líquido do planeta. O resfriamento e a cristalização do núcleo agitam o ferro líquido circundante, criando poderosas correntes elétricas que geram um campo magnético que se estende no espaço. Este campo magnético é conhecido como geodinamo.

Várias linhas de evidência mostraram que o campo magnético da Terra existia há pelo menos 3,5 bilhões de anos. Contudo, acredita-se que o núcleo do planeta tenha começado a se solidificar há apenas 1 bilhão de anos, o que significa que o campo magnético deve ter sido conduzido por algum outro mecanismo antes de 1 bilhão de anos atrás. Determinar exatamente quando o campo magnético se formou pode ajudar os cientistas a descobrir o que o gerou.

Borlina diz que a origem do campo magnético da Terra também pode iluminar as condições iniciais em que as primeiras formas de vida da Terra surgiram.

"No primeiro bilhão de anos da Terra, entre 4,4 bilhões e 3,5 bilhões de anos, é quando a vida estava surgindo, "Borlina diz." O fato de você ter um campo magnético naquela época tem implicações diferentes para o ambiente em que a vida surgiu na Terra. Essa é a motivação do nosso trabalho. "

"Não posso confiar em zircão"

Os cientistas têm tradicionalmente usado minerais em rochas antigas para determinar a orientação e a intensidade do campo magnético da Terra no passado. À medida que as rochas se formam e esfriam, os elétrons dentro dos grãos individuais podem se deslocar na direção do campo magnético circundante. Uma vez que a rocha esfria além de uma certa temperatura, conhecida como temperatura de Curie, as orientações dos elétrons são gravadas em pedra, por assim dizer. Os cientistas podem determinar sua idade e usar magnetômetros padrão para medir sua orientação, para estimar a força e a orientação do campo magnético da Terra em um determinado ponto no tempo.

Desde 2001, Weiss e seu grupo têm estudado a magnetização das rochas e grãos de zircão de Jack Hills, com o objetivo desafiador de estabelecer se eles contêm registros antigos do campo magnético da Terra.

"Os zircões Jack Hills são alguns dos objetos magnéticos mais fracos estudados na história do paleomagnetismo, "Weiss diz." Além disso, esses zircões incluem os mais antigos materiais terrestres conhecidos, o que significa que há muitos eventos geológicos que poderiam ter reiniciado seus registros magnéticos. "

Em 2015, um grupo de pesquisa separado que também começou a estudar os zircões Jack Hills argumentou que encontraram evidências de material magnético em zircões que datavam de 4,2 bilhões de anos - a primeira evidência de que o campo magnético da Terra pode ter existido antes de 3,5 bilhões de anos atrás.

Mas Borlina observa que a equipe não confirmou se o material magnético detectado realmente se formou durante ou depois que o cristal de zircão se formou 4,2 bilhões de anos atrás - uma meta que ele e sua equipe assumiram para o novo artigo.

Borlina, Weiss, e seus colegas coletaram rochas do mesmo afloramento de Jack Hills, e a partir dessas amostras, extraído 3, 754 grãos de zircão, cada um com cerca de 150 micrômetros de comprimento - aproximadamente a largura de um fio de cabelo humano. Usando técnicas de namoro padrão, eles determinaram a idade de cada grão de zircão, que variou de 1 bilhão a 4,2 bilhões de anos.

Cerca de 250 cristais tinham mais de 3,5 bilhões de anos. A equipe isolou e fotografou essas amostras, procurando sinais de rachaduras ou materiais secundários, como minerais que podem ter sido depositados sobre ou dentro do cristal após sua formação completa, e procurou por evidências de que eles foram significativamente aquecidos nos últimos bilhões de anos desde que se formaram. Destes 250, eles identificaram apenas três zircões que estavam relativamente livres dessas impurezas e, portanto, podiam conter registros magnéticos adequados.

A equipe então realizou experimentos detalhados nesses três zircões para determinar que tipos de materiais magnéticos eles podem conter. Eles finalmente determinaram que um mineral magnético chamado magnetita estava presente em dois dos três zircões. Usando um magnetômetro quântico de diamante de alta resolução, a equipe examinou as seções transversais de cada um dos dois zircões para mapear a localização da magnetita em cada cristal.

Eles descobriram a magnetita ao longo de rachaduras ou zonas danificadas dentro dos zircões. Essas rachaduras, Borlina diz, são caminhos que permitem a entrada de água e outros elementos na rocha. Essas rachaduras podem ter permitido a entrada de magnetita secundária que se assentou no cristal muito mais tarde do que quando o zircão se formou originalmente. De qualquer jeito, Borlina diz que as evidências são claras:esses zircões não podem ser usados ​​como registradores confiáveis ​​do campo magnético da Terra.

"Esta é uma evidência de que não podemos confiar nessas medições de zircão para o registro do campo magnético da Terra, "Borlina diz." Nós mostramos isso, antes de 3,5 bilhões de anos atrás, ainda não temos ideia de quando o campo magnético da Terra começou. "

Apesar desses novos resultados, Weiss enfatiza que as análises magnéticas anteriores desses zircões ainda são muito valiosas.

"A equipe que relatou o estudo magnético de zircão original merece muito crédito por tentar resolver este problema extremamente desafiador, "Weiss diz." Como resultado de todo o trabalho de ambos os grupos, agora entendemos muito melhor como estudar o magnetismo de materiais geológicos antigos. Agora podemos começar a aplicar esse conhecimento a outros grãos minerais e a grãos de outros corpos planetários. "