p Bigorna de diamante. O invólucro de metal externo e os dentes de diamante internos da bigorna de alta pressão. Crédito:Hirose et al.
p Experimentos de alta temperatura e alta pressão envolvendo uma bigorna de diamante e produtos químicos para simular o núcleo da jovem Terra demonstram pela primeira vez que o hidrogênio pode se ligar fortemente ao ferro em condições extremas. Isso explica a presença de quantidades significativas de hidrogênio no núcleo da Terra, que chegaram como água de bombardeios há bilhões de anos. p Dadas as profundidades extremas, temperaturas e pressões envolvidas, não somos fisicamente capazes de sondar diretamente muito longe na terra. Então, a fim de perscrutar as profundezas da Terra, pesquisadores usam técnicas que envolvem dados sísmicos para verificar coisas como composição e densidade do material subterrâneo. Algo que tem se destacado desde que esses tipos de medições acontecem é que o núcleo é feito principalmente de ferro, mas sua densidade, em particular o da parte líquida, é menor do que o esperado.
p Isso levou os pesquisadores a acreditar que deve haver uma abundância de elementos leves ao lado do ferro. Pela primeira vez, pesquisadores examinaram o comportamento da água em experimentos de laboratório envolvendo ferro metálico e compostos de silicato que simulam com precisão as reações de metal-silicato (núcleo-manto) durante a formação da Terra. Eles descobriram que quando a água encontra o ferro, a maioria do hidrogênio se dissolve no metal, enquanto o oxigênio reage com o ferro e vai para os materiais de silicato.
p "Nas temperaturas e pressões a que estamos acostumados na superfície, o hidrogênio não se liga ao ferro, mas nos perguntamos se isso seria possível em condições mais extremas, "disse Shoh Tagawa, um Ph.D. estudante do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Tóquio durante o estudo. "Essas temperaturas e pressões extremas não são fáceis de reproduzir, e a melhor maneira de alcançá-los em laboratório era usar uma bigorna de diamante. Isso pode transmitir pressões de 30-60 gigapascals em temperaturas de 3, 100-4, 600 Kelvin. Esta é uma boa simulação da formação do núcleo da Terra. "
p Laboratório de imagens de isótopos na Universidade de Hokkaido. A pesquisa foi uma colaboração entre instituições, incluindo a Universidade de Hokkaido. Crédito:Hisayoshi Yurimoto
p O time, sob o professor Kei Hirose, usaram metal e silicato contendo água análogo aos encontrados no núcleo e manto da Terra, respectivamente, e os comprimiu na bigorna de diamante enquanto simultaneamente aquecia a amostra com um laser. Para ver o que estava acontecendo na amostra, eles usaram imagens de alta resolução envolvendo uma técnica chamada espectroscopia de massa de íons secundários. Isso permitiu que eles confirmassem sua hipótese de que o hidrogênio se liga ao ferro, o que explica a aparente falta de água do oceano. Diz-se que o hidrogênio é um amante do ferro, ou siderófilo.
p Amostra do experimento de alta pressão. Análises químicas de alta resolução com espectroscopia de massa de íons secundários mostraram a abundância de água deixada na fusão de silicato após a compressão com metal de ferro líquido. Crédito:Tagawa et al.
p "Essa descoberta nos permite explorar algo que nos afeta de uma forma bastante profunda, "disse Hirose." O fato de o hidrogênio ser siderófilo sob alta pressão nos diz que grande parte da água que veio para a Terra em bombardeios em massa durante sua formação pode estar no núcleo como hidrogênio hoje. Estimamos que pode haver até 70 oceanos de hidrogênio bloqueados lá. Se isso tivesse permanecido na superfície como água, a Terra pode nunca ter conhecido terra, e a vida como a conhecemos nunca teria evoluído. "
