Novos minerais revelam água oculta no manto da Terra

A expressão «a água é vida» é verdadeira: a água torna possível toda a vida conhecida na Terra.

É também um elemento essencial para lubrificar o movimento extremamente lento do manto terrestre, hidratando suficientemente essas camadas rochosas para que se deformem e deslizem umas sobre as outras.

Isto é importante para o ciclo tectónico, que, por sua vez, contribui para regular o clima ao longo do tempo geológico. A água permite igualmente a reciclagem relevante de rochas e compostos voláteis através do manto.

«A água líquida é o componente fundamental da habitabilidade da Terra», escreve o geocientista Alfred Wilson, da Universidade de Leeds, no Reino Unido, num comentário que acompanha um novo estudo sobre as águas do interior da Terra.

A origem da água no manto terrestre

Como chegou essa água ao manto?

Um dos modelos propõe que os asteróides transportaram água para a Terra e que esta se manteve no planeta durante a sua formação. Outra hipótese é que a água tenha chegado mais tarde, hidratando um manto anteriormente seco.

Até agora, não se compreendia bem onde essa água se encontra actualmente dentro da camada do manto, situada a muitos quilómetros de profundidade no interior do planeta.

A nova investigação indica que a água estará provavelmente próxima da fronteira entre o manto e o núcleo externo líquido, uma zona onde testes sísmicos revelaram misteriosas «zonas de velocidade ultrabaixa».

O manto inferior estende-se desde cerca de 660 até 2.900 quilómetros (373–1.802 milhas) abaixo da superfície. Acredita-se que os seus minerais mais abundantes, entre os quais a bridgmanite e a ferropericlase, sejam em grande medida secos.

Outros minerais conseguem reter água em profundidade, mas muitos deles exigem composições invulgares para se manterem estáveis ou decompõem-se sob as temperaturas elevadas do manto mais profundo.

Por isso, os investigadores procuraram outra possibilidade.

Minerais ricos em água no manto inferior

Para recriar as temperaturas e pressões extremas, utilizaram células de bigorna de diamante aquecidas por laser - dispositivos que comprimem pequenas amostras entre duas pontas de diamante separadas por uma distância equivalente à espessura de uma folha de papel, enquanto lasers as submetem a calor intenso.

Nessas condições, os cientistas identificaram dois oxi-hidróxidos de ferro até agora desconhecidos (Fe5O12Hx e Fe7O12Hx), capazes de reter enormes quantidades de água.

As experiências demonstram que estas fases podem existir nas condições do manto profundo, embora não provem directamente que estejam presentes no interior da Terra.

«A identificação destes oxi-hidróxidos de ferro é importante porque parecem ser fases estáveis e densas, capazes de captar e reter água numa ampla gama de condições do manto inferior», escreve Wilson no seu comentário.

Estes minerais formaram-se mesmo quando a água era escassa. Em algumas experiências, o material inicial continha menos de 0.1 percent de água; ainda assim, essas concentrações residuais de hidrogénio bastaram para estabilizar as novas fases.

Isto é relevante porque o interior profundo da Terra não se assemelha a um gigantesco oceano subterrâneo. Qualquer água ali armazenada teria de estar incorporada em minerais, frequentemente em condições nas quais a água livre está praticamente ausente.

Estes novos minerais parecem ser particularmente adequados para essa função.

Ambos permanecem estáveis nas condições extremas da parte mais profunda do manto e são consideravelmente mais densos do que a rocha do manto circundante.

Isso significa que, quando um «oceano de magma basal» primordial arrefeceu e cristalizou no início da história da Terra, estes minerais com água poderiam ter-se formado e, posteriormente, afundado em direcção à fronteira entre o núcleo e o manto.

O possível percurso da água até à superfície

Esta água oculta não terá necessariamente de permanecer escondida. À medida que o material portador de água é arrastado para cima pela circulação do manto, a redução da pressão poderá desestabilizar os minerais e libertar a água para outras fases do manto.

Com o tempo, parte dessa água poderá - e provavelmente consegue - regressar à superfície através de plumas mantélicas e do vulcanismo.

A descoberta ajuda também a esclarecer um mistério anterior. Um mineral conhecido como «fase H», observado em experiências anteriores a alta pressão, parece corresponder a um dos oxi-hidróxidos agora identificados.

Os investigadores propõem que a contaminação por hidrogénio proveniente de vestígios de humidade - em vez de um mineral seco inteiramente novo - poderá ter contribuído para produzir a fase intrigante nas experiências anteriores.

«Aparentemente, mesmo quantidades muito pequenas de hidrogénio são suficientes para estabilizar estes compostos de ferro altamente hidratados», afirma o físico mineral e cristalógrafo Leonid Dubrovinsky, da Universidade de Bayreuth.

Ainda subsistem grandes questões sem resposta e, segundo Wilson, o quadro permanece «incompleto».

É necessário determinar exactamente quanta água estes minerais contêm, e continua incerto o que lhes acontece quando atingem a fronteira entre o núcleo e o manto. Também não é claro com que facilidade, nem ao longo de que períodos de tempo, a água armazenada nestes minerais profundos pode acabar por regressar à superfície.

Ainda assim, a descoberta sugere que o ciclo da água da Terra poderá prolongar-se até ao limite do núcleo e, segundo Wilson, estes minerais recentemente identificados «representam um avanço na resolução do mistério de como a Terra obteve e reteve a sua água».

A investigação foi publicada na Nature Geoscience.

Este artigo foi verificado por Rebecca Dyer e editado por Rebecca Dyer. Embora nos orgulhemos do nosso processo, somos apenas humanos. Se detectar um erro, informe-nos.