Descoberta de Hélio no ferro pode revolucionar a compreensão do Núcleo da Terra e da origem do sistema solar
Investigadores do Japão e de Taiwan revelaram pela primeira vez que o hélio, normalmente considerado quimicamente inerte, pode ligar-se ao ferro a altas pressões. Para o efeito, utilizaram uma célula de bigorna de diamante aquecida a laser e a descoberta sugere que poderão existir enormes quantidades de hélio no núcleo da Terra. Este facto pode pôr em causa ideias antigas sobre a estrutura interna e a história do planeta e pode mesmo revelar pormenores sobre a nebulosa de onde se formou o nosso sistema solar.
Durante uma erupção vulcânica, é frequente encontrarem-se vestígios daquilo a que se chama hélio primordial. Ou seja, hélio que difere do hélio normal, ou 4He, assim chamado porque contém dois protões e dois neutrões e é continuamente produzido por decaimento radioativo. O hélio primordial, ou 3He, por outro lado, não é formado na Terra e contém dois protões e um neutrão.
Tendo em conta os rácios 3He/4He ocasionalmente elevados encontrados em rochas vulcânicas, especialmente no Havai, os investigadores há muito que acreditam na existência de materiais primordiais contendo 3He nas profundezas do manto.
No entanto, o estudante Haruki Takezawa e membros do grupo do professor Kei Hirose, do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Tóquio, desafiaram agora este ponto de vista com uma nova abordagem a uma experiência conhecida – esmagar coisas.
“Passei muitos anos a estudar os processos geológicos e químicos que têm lugar nas profundezas da Terra. Dadas as intensas temperaturas e pressões em jogo, as experiências para explorar algum aspeto deste ambiente têm de reproduzir essas condições extremas. Por isso, recorremos frequentemente a uma célula de bigorna de diamante aquecida a laser para exercer essas pressões sobre as amostras e ver o resultado”, disse Hirose.
Esta imagem colorida artificialmente, feita com uma técnica chamada espetrometria de massa de iões secundários, mostra a amostra de ferro após intenso calor e pressão. Tem cerca de 50 micrómetros de largura e 100 micrómetros de comprimento, aproximadamente a largura de um cabelo humano. Crédito: 2025 Hirose et al. CC-BY-ND
“Neste caso, esmagámos o ferro e o hélio sob cerca de 5-55 gigapascal de pressão e a temperaturas de 1.000 Kelvin a quase 3.000 Kelvin. Estas pressões correspondem a cerca de 50.000-550.000 vezes a pressão atmosférica e as temperaturas mais elevadas utilizadas poderiam derreter o irídio, o material frequentemente utilizado nas velas de ignição dos motores dos automóveis devido à sua elevada resistência térmica”.
Estudos anteriores mostraram apenas pequenos vestígios de ferro e hélio combinados, na ordem das sete partes por milhão de hélio no ferro. Mas, neste caso, ficaram surpreendidos ao descobrir que os compostos de ferro triturados continham até 3,3% de hélio, cerca de 5.000 vezes mais do que o observado anteriormente. Hirose suspeita que isto se deve, pelo menos em parte, a algo de novo neste conjunto particular de experiências.
“O hélio tende a escapar muito facilmente em condições ambientes; todas as pessoas já viram um balão insuflável murchar e afundar-se. Por isso, precisávamos de uma forma de evitar que isso acontecesse quando efetuávamos as nossas medições”, afirmou.
“Embora tenhamos efetuado a síntese dos materiais a altas temperaturas, as medições químicas foram feitas a temperaturas extremamente baixas, ou criogénicas. Desta forma, evitámos que o hélio escapasse e permitimos a deteção de hélio no ferro”.
Esta descoberta tem implicações para a compreensão das origens da Terra. A presença de hélio no núcleo sugere que a jovem Terra provavelmente capturou algum gás da nebulosa solar de hidrogénio e hélio que rodeava o sistema solar primitivo.
Isto também pode significar que alguma da água da Terra pode ter vindo do hidrogénio deste gás antigo, oferecendo uma nova perspetiva sobre o desenvolvimento inicial do planeta.
A investigação foi publicada na revista Physical Review Letters.
Este texto é parceria com GreenOcean www.greenocean.pt
