Núcleo da Terra tem até 45 vezes mais hidrogênio do que oceanos, estima estudo

Um novo estudo publicado na última terça-feira (10) na revista Nature Communications sugere que o núcleo da Terra pode abrigar uma quantidade de hidrogênio equivalente a até 45 vezes a contida nos oceanos. Tal estimativa reforça a hipótese de que a água faz parte do planeta desde sua origem, há cerca de 4,5 bilhões de anos. A pesquisa foi conduzida pela equipe de Dongyang Huang, professor assistente da Escola de Ciências da Terra e do Espaço da Universidade de Pequim, na China. Segundo Huang, a presença maciça de hidrogênio no núcleo indica que o elemento foi incorporado durante a formação do planeta, e não trazido posteriormente por impactos de cometas e outros corpos gelados, como propõem modelos tradicionais. “O hidrogênio na Terra, incluindo o hidrogênio no núcleo, ter sido entregue durante a formação planetária é uma hipótese [bem] estabelecida”, afirma Huang, em entrevista ao site Live Science. “O que diferencia a comunidade científica é quando esse hidrogênio foi entregue ao longo da formação da Terra.” Um núcleo menos denso do que o esperado O núcleo terrestre é composto majoritariamente por ferro, mas sua densidade é ligeiramente inferior à que seria esperada se fosse formado exclusivamente por esse metal. Isso indica a presença de elementos mais leves dissolvidos na estrutura cristalina do ferro. Determinar a proporção desses elementos é crucial para compreender os processos físico-químicos que moldaram o planeta em seus primórdios. O problema é que o núcleo está a milhares de quilômetros de profundidade, tornando inviável qualquer medição direta. Por isso, os pesquisadores recorrem a simulações computacionais e experimentos em laboratório capazes de estimar as pressões e temperaturas extremas do interior terrestre. O hidrogênio é o elemento mais abundante no Sistema Solar, e ainda assim a Terra é considerada cosmoquimicamente 'seca' em relação à sua concentração de hidrogênio Freepik Estimar a quantidade de hidrogênio, em particular, é um desafio técnico significativo. Trata-se do menor e mais leve elemento do Universo, altamente difuso, o que dificulta sua detecção em ambientes de alta pressão e alta temperatura, como os que caracterizam o núcleo da Terra. Técnicas anteriores, como a difração de raios X, baseavam-se em medir a expansão da estrutura cristalina do ferro após a adição de hidrogênio. No entanto, esse método pressupunha que silício e oxigênio — também presentes no núcleo — não alterariam substancialmente essa estrutura, uma suposição que agora se mostrou incorreta. Simulações do nascimento do planeta Para contornar essas limitações, Huang e sua equipe empregaram uma técnica alternativa chamada tomografia por sonda atômica, capaz de mapear em três dimensões, em escala nanométrica, a composição de todos os elementos de uma amostra. Os pesquisadores simularam as condições do período de formação do núcleo terrestre. Pequenas amostras de ferro metálico (representando o núcleo) foram revestidas com vidro de silicato hidratado, análogo ao oceano de magma que recobria a Terra primitiva. Esse conjunto foi colocado em uma célula de bigorna de diamante, dispositivo no qual dois cristais de diamante comprimem a amostra até pressões extremas. Lasers elevaram a temperatura a cerca de 4.830°C, enquanto a pressão atingiu aproximadamente 111 gigaPascals — valores compatíveis com o interior profundo do planeta. Após o experimento, as amostras foram reduzidas a agulhas com pontas de cerca de 20 nanômetros e analisadas átomo por átomo por meio de um feixe iônico focalizado. Os resultados revelaram que hidrogênio, oxigênio e silício se dissolvem simultaneamente na estrutura cristalina do ferro sob condições extremas, alterando-a de maneiras antes não plenamente compreendidas. Um dado crucial foi a entrada de quantidades equivalentes de hidrogênio e silício do “magma” para o “núcleo” experimental. A partir dessas proporções, os cientistas estimaram que o hidrogênio representa entre 0,07% e 0,36% da massa do núcleo terrestre. Em termos absolutos, isso corresponderia ao equivalente de nove a 45 oceanos em conteúdo de hidrogênio. Implicações do achado Se cometas tivessem fornecido a maior parte do hidrogênio após a consolidação do núcleo, o elemento estaria concentrado principalmente nas camadas mais superficiais do planeta. Mas, como destaca a revista Scientific American, o fato de o núcleo ser, possivelmente, o maior reservatório de hidrogênio da Terra aponta que o elemento foi incorporado antes de sua completa diferenciação interna. De acordo com Huang, o processo de cristalização do núcleo, iniciado há cerca de 4,5 bilhões de anos, teria promovido convecção em seu interior. Esse movimento, por sua vez, poderia ter fornecido a força motriz para um geodínamo primitivo — mecanismo responsável pela geração do campo magnético terrestre. Esse campo é considerado essencial para tornar o planeta habitável, pois protege a atmosfera e a superfície da radiação solar e cósmica. Ao identificar pela primeira vez o mecanismo pelo qual o hidrogênio entra no núcleo, o estudo contribui para resolver um debate de longa data sobre o momento e a forma de entrega desse elemento à Terra. Mais do que uma curiosidade geoquímica, a descoberta conecta a formação do núcleo, a origem da água e o estabelecimento do campo magnético em uma mesma narrativa evolutiva, sugerindo que as condições para a habitabilidade podem ter sido estabelecidas desde os primórdios do planeta.