O aço enferruja pela água e pelo ar na superfície da Terra. Mas e as profundezas do interior da Terra?
O núcleo da Terra é o maior armazenamento de carbono da Terra – aproximadamente 90% está enterrado lá. Os cientistas mostraram que a crosta oceânica que fica no topo das placas tectônicas e cai no interior, por subducção, contém minerais hidratados e às vezes pode descer até o limite do manto central. A temperatura no limite núcleo-manto é pelo menos duas vezes mais quente que a lava e alta o suficiente para que a água possa ser liberada dos minerais hidratados. Portanto, uma reação química semelhante ao aço enferrujado pode ocorrer no limite núcleo-manto da Terra.

Byeongkwan Ko, um recente Ph.D da Arizona State University. pós-graduação, e seus colaboradores publicaram suas descobertas sobre a fronteira núcleo-manto em Geophysical Research Letters . Eles conduziram experimentos na Fonte Avançada de Fótons do Laboratório Nacional de Argonne, onde comprimiram a liga ferro-carbono e a água até a pressão e a temperatura esperadas no limite do manto central da Terra, derretendo a liga ferro-carbono.

Os pesquisadores descobriram que a água e o metal reagem e produzem óxidos de ferro e hidróxidos de ferro, assim como acontece com a ferrugem na superfície da Terra. No entanto, eles descobriram que, para as condições do limite núcleo-manto, o carbono sai da liga ferro-metal líquida e forma o diamante.

"A temperatura no limite entre o manto de silicato e o núcleo metálico a 3.000 km de profundidade chega a cerca de 7.000 F, o que é suficientemente alto para a maioria dos minerais perder H₂ O capturado em suas estruturas de escala atômica", disse Dan Shim, professor da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da ASU. "Na verdade, a temperatura é alta o suficiente para que alguns minerais derretam em tais condições."

Como o carbono é um elemento que ama o ferro, espera-se que exista carbono significativo no núcleo, enquanto acredita-se que o manto tenha carbono relativamente baixo. No entanto, os cientistas descobriram que existe muito mais carbono no manto do que o esperado.

"Nas pressões esperadas para o limite do manto do núcleo da Terra, a liga de hidrogênio com o líquido de metal de ferro parece reduzir a solubilidade de outros elementos leves no núcleo", disse Shim. "Portanto, a solubilidade do carbono, que provavelmente existe no núcleo da Terra, diminui localmente onde o hidrogênio entra no núcleo do manto (por desidratação). . Assim, o carbono que escapa do núcleo externo líquido se tornaria diamante quando entrasse no manto."

"O carbono é um elemento essencial para a vida e desempenha um papel importante em muitos processos geológicos", disse Ko. "A nova descoberta de um mecanismo de transferência de carbono do núcleo para o manto lançará luz sobre a compreensão do ciclo do carbono no interior profundo da Terra. acontecendo por bilhões de anos desde o início da subducção no planeta."

O novo estudo de Ko mostra que o vazamento de carbono do núcleo para o manto por esse processo de formação de diamante pode fornecer carbono suficiente para explicar as quantidades elevadas de carbono no manto. Ko e seus colaboradores também previram que estruturas ricas em diamantes podem existir no limite núcleo-manto e que estudos sísmicos podem detectar as estruturas porque as ondas sísmicas devem viajar excepcionalmente rápido para as estruturas.

“A razão pela qual as ondas sísmicas devem se propagar excepcionalmente rápido através de estruturas ricas em diamantes no limite núcleo-manto é porque o diamante é extremamente incompressível e menos denso do que outros materiais no limite núcleo-manto”, disse Shim.

Ko e sua equipe continuarão investigando como a reação também pode alterar a concentração de outros elementos leves no núcleo, como silício, enxofre e oxigênio, e como essas mudanças podem afetar a mineralogia do manto profundo. + Explorar mais

Isótopos de ferro pesado vazando do núcleo da Terra