Estudo indica que o núcleo da Terra pode guardar até 45 vezes mais hidrogênio do que os oceanos

Por fora, a Terra não parece ter muita coisa acontecendo no “departamento” do hidrogênio… mas isso não significa que o planeta esteja desprovido do elemento mais abundante do Universo. Quando está ligado ao oxigênio, ele fica bem à vista: na forma de água.

Hidrogênio no núcleo da Terra: um reservatório gigantesco

Segundo um estudo recente, contudo, enormes quantidades de hidrogênio também podem estar aprisionadas no núcleo do nosso planeta, associadas ao ferro em liga extremamente compactado que existe lá embaixo.

Quanto seria isso? Até 45 vezes mais do que os cerca de 150 quintilhões de quilogramas de hidrogênio presentes nos oceanos da Terra. Se esses valores estiverem corretos, o núcleo terrestre seria o maior reservatório de hidrogênio do planeta.

Evidentemente, não é um “depósito” do qual algum dia conseguiremos extrair esse hidrogênio. Ainda assim, estimar quanto dele está retido no núcleo ajuda os cientistas a compreender a história de formação do mundo em que vivemos, a forma como a Terra gera seu campo magnético e, também, de onde veio a sua água.

De fato, “Uma quantidade assim exigiria que a Terra obtivesse a maior parte de sua água nas principais etapas do acréscimo terrestre, em vez de por meio de cometas durante uma adição tardia”, escreve uma equipa liderada pelo geocientista Dongyang Huang, da Universidade de Pequim, na China.

Como os cientistas simulam o núcleo em laboratório

Como estamos limitados pela impossibilidade de sequer chegar ao núcleo do planeta - quanto mais atravessá-lo para obter uma amostra -, o que sabemos sobre o seu conteúdo depende de experiências de laboratório, simulações e cálculos.

O trabalho realizado por Huang e colegas está entre os mais robustos nesse sentido. Usando uma célula de bigorna de diamante, os pesquisadores comprimiram uma pequena esfera de ferro envolvida por vidro de silicato hidratado até pressões de 111 gigapascais, enquanto aqueciam o conjunto a temperaturas em torno de 5.100 kelvins. Para comparação, a pressão mínima no núcleo da Terra é de aproximadamente 136 gigapascais, e a temperatura fica por volta de 5.000 a 6.000 kelvins.

Embora a pressão obtida na experiência fique um pouco abaixo da do núcleo, ela é suficientemente próxima para que o teste ofereça uma recriação razoável de como esses elementos se comportam num ambiente tão extremo.

Dentro dessa faixa de temperatura, a amostra se liquefaz por completo, sem restar material sólido; os componentes ficam intensamente misturados. Nesse “caldeirão” em agitação, ferro, silício, oxigênio e hidrogênio circulam livremente, e o sistema passa a se comportar como se espera que tenha sido o núcleo primitivo, quando ainda estava derretido.

É praticamente o mais perto que se consegue chegar de reproduzir uma amostra do núcleo num laboratório - mesmo que o material resultante exista por pouco tempo.

O que os resultados indicam sobre água e evolução do planeta

Os resultados mostraram que o hidrogênio se mistura com facilidade ao ferro e, a partir daí, forma ligações com o oxigênio e o silício presentes na mistura. Quando o núcleo da Terra estava se formando, há milhares de milhões de anos, o hidrogênio poderia ter ficado sequestrado ali pelo mesmo mecanismo.

Sabe-se que o núcleo não é feito de ferro puro: a maneira como ele reflete ondas sísmicas indica que a sua densidade é um pouco menor do que seria nesse caso. Análises anteriores estimaram que entre 2 e 10% do núcleo, em massa, pode ser silício.

Com base nessas estimativas e no modo como o hidrogênio se ligou ao silício no experimento com a bigorna, a equipa calculou que 0,07 a 0,36% da massa do núcleo seria composta por hidrogênio.

Isso corresponde a algo entre 9 e 45 vezes a quantidade de hidrogênio existente em toda a água dos oceanos - um total de 1,35 a 6,75 sextilhões de quilogramas do elemento.

Há muito tempo, cientistas suspeitam que o núcleo da Terra “acumula” hidrogênio, mas era difícil definir quanto. O novo trabalho sugere que, embora o planeta pareça pobre em hidrogênio quando observado de fora, o hidrogênio visível pode ser apenas uma pequena parcela do inventário total da Terra.

Compreender quanto hidrogênio está preso no núcleo ajuda a reconstruir de onde veio a água terrestre e como ela foi armazenada e reciclada ao longo de milhares de milhões de anos. Se hidrogênio e oxigênio conseguem entrar e sair do núcleo com o tempo, então a água pode estar muito mais profundamente incorporada ao planeta do que os oceanos de superfície, sozinhos, deixam transparecer.

E, caso esse processo seja comum, é possível que outros planetas rochosos - mesmo aqueles que parecem secos à distância - também escondam água em grandes profundidades, abaixo das suas superfícies.

A pesquisa foi publicada na revista Comunicações da Natureza.