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O ouro e outros metais preciosos estão vazando do núcleo da Terra para as camadas acima, eventualmente subindo para a superfície durante a formação de ilhas vulcânicas como o Havaí, sugere um novo estudo.
A teoria resulta de uma análise de três anos das rochas basálticas do Havaí, que originalmente se formavam a partir de plumas de magma, ou rocha derretida, subindo do fundo do oceano. Pistas na forma de metais pesados encontrados nas rochas vulcânicas podem confirmar uma suspeita por muito tempo mantida por geólogos – que o núcleo fundido da Terra não está isolado, mas provavelmente sangra no manto rochoso, a camada entre a crosta fina do planeta e o núcleo.
“Cerca de 40 anos atrás, as pessoas surgiram pela primeira vez com a teoria de que talvez o núcleo esteja perdendo algum material no manto, mas os sinais que chegamos até agora foram realmente ambíguos”, disse Nils Messling, geoquímica da Universidade de Göttingen, na Alemanha, e principal autor do relatório, publicado em 21 de maio no diário do diário no diário Natureza. “Agora, na minha opinião, temos a primeira evidência muito forte de que parte do núcleo está realmente acabando no manto.”
Os cientistas já sabiam que a maior parte do ouro no planeta – mais de 99,95%, de acordo com a Messling – está escondida no núcleo fundido, junto com outros elementos pesados, como a platina. Enquanto os meteoritos se bombardeavam na história inicial da Terra, um reservatório desses metais preciosos se desenvolveu quando o núcleo se formou cerca de 4,5 bilhões de anos atrás.
Mas este estudo sugere que pelo menos uma pequena quantidade desse ouro escapou para a superfície, aumentando a perspectiva fascinante de que, se o vazamento continuar, cada vez mais esse metal precioso poderia viajar do centro da terra para a crosta no futuro.
“Our findings not only show that the Earth’s core is not as isolated as previously assumed. We can now also prove that huge volumes of super-heated mantle material — several hundreds of quadrillion metric tonnes of rock — originate at the core-mantle boundary and rise to the Earth’s surface to form ocean islands like Hawaii,” said study coauthor Matthias Willbold, a professor at the University of Göttingen, in a statement.
O basalto foi amostrado de uma seção do núcleo de perfuração do lago Kilauea Iki Lava, que eclodiu em 1959, é mostrado. A rocha de lava havaiana contém um pequeno traço do núcleo da Terra, segundo a análise. – Nils Messling
Caçando metais preciosos do núcleo da Terra
Para encontrar evidências dessa interação do manto do núcleo, Messling e seus co-autores obtiveram algumas amostras de rochas vulcânicas havaianas da Smithsonian Institution em Washington, DC.
“Alguns foram levados por um submarino, a partir de um vulcão de mar profundo, mas (caso contrário) é basicamente apenas uma rocha basáltica de aparência muito comum, muito despretensiosa, que você encontraria em qualquer lugar do Havaí”, disse ele. “Começamos com meio quilograma (1,1 libras) de rocha, esmagamos -a em um pó e depois derretemos no forno com alguns produtos químicos diferentes, para acabar com uma amostra em forma líquida”.
A partir dessa amostra, a equipe extraiu todos os elementos no Grupo de Platinaque inclui a própria platina, bem como o ródio menos conhecido, paládio, irídio, ósmio e rutênio. Os cientistas então se concentraram no rutênio, um metal cinza-prateado tão raro na crosta da Terra quanto o ouro.
“O manto quase não tem rutênio”, disse Messling. “É um dos elementos mais raros da Terra. Mas a Terra é basicamente feita de meteoritos que caíram juntos, e os meteoritos (contêm) rutênio, que entraram no núcleo quando o núcleo se formou. Portanto, o manto tem quase nenhum rutênio, e o núcleo tem todo o rutênio. O mesmo com ouro e platino.”
A equipe de pesquisa extrai metais preciosos de amostras da rocha vulcânica do Havaí. – Nils Messling
O núcleo da Terra tem duas camadas. Uma esfera de metal quente e sólida de ferro e níquel é de aproximadamente 70% do tamanho da lua, com um raio de cerca de 1.221 quilômetros. Um núcleo externo de metal líquido tem cerca de 2.253 quilômetros de espessura e se estende a cerca de 2.897 quilômetros abaixo da superfície, ou até o manto.
Por outro lado, o manto, que fica entre a crosta externa do planeta e o núcleo fundido, fica a 1.897 quilômetros de rocha principalmente sólida.
Para determinar se o rutênio extraído era originalmente do núcleo e não do manto, a equipe analisou um isótopo ou tipo específico de rutênio que provavelmente era mais abundante nos primeiros materiais de construção da Terra durante o tempo que o núcleo se formou bilhões de anos atrás.
“A grande maioria do ouro e outros metais preciosos, como a platina, provavelmente foram entregues por impactos maciços de meteoritos durante os estágios finais da formação da Terra – um processo conhecido como acréscimo tardio”, disse Pedro Waterton, professor assistente de geoquímica da Universidade de Copenhagen, na Dinamarca, que não estava envolvido no estudo.
A presença do isótopo de rutênio nas amostras de basalto indica que pelo menos parte da rocha foi formada a partir de material proveniente do núcleo metálico fundido.
Isso porque há consenso, disse Messling, que o material que se uniu durante os estágios iniciais da formação da Terra não existe mais no registro de meteoritos. Ele acrescentou que a assinatura isotópica em rochas de vulcões de hotspot como os do Havaí é totalmente diferente de qualquer outra rocha ou meteorito conhecido.
Em outras palavras, o isótopo de rutênio encontrado foi trancado nos bilhões principais de anos atrás, então detectar o isótopo nas rochas vulcânicas hoje sugere que ela vem do núcleo.
“É um método bastante novo e difícil”, disse Messling. “Conseguimos medir o rutênio em rochas que não têm rutênio.
Então, qual é a conexão com o ouro? É quimicamente semelhante ao Rutênio, disse Messling, por isso, se o núcleo estiver vazando rutênio, também está vazando ouro em quantidades semelhantes. Essa seria uma quantidade “minúscula”, no entanto. E mesmo que os cientistas quisessem extrair ouro diretamente da fonte, o limite do manto do núcleo, isso é muito mais abaixo do que a tecnologia atual poderia perfurar. De fato, é cerca de 236 vezes mais profundo que o mais profundo. Kola Superdeep Borehole na Rússia, que atinge uma profundidade de 12,3 quilômetros.
A assinatura do isótopo de rutênio em rochas de vulcões de hotspot como os do Havaí é totalmente diferente de qualquer outra rocha ou meteorito registrado, de acordo com o autor de estudo líder Nils Messling. Geoquímica na Universidade de Göttingen. – Nils Messling
A prova de que o núcleo não está isolada é particularmente emocionante, porque o núcleo e o manto não devem interagir, disse Messling. “A densidade deles é muito diferente, como petróleo e água, então tecnicamente eles não devem se misturar. E ainda não temos um bom mecanismo para explicar por que eles sabem. Nós realmente não sabemos muito sobre o núcleo”, disse ele.
As amostras de rochas havaianas sugerem que o processo de vazamento leva entre 500 milhões e 1 bilhão de anos para ser concluído, disse Messling.
“É algo que ocorreu há um tempo atrás, e suspeitamos que provavelmente está acontecendo para sempre, e provavelmente ainda está ocorrendo agora”, explicou.
De acordo com a Messling, se o vazamento de metais preciosos é um processo contínuo, pode ser que pelo menos alguns dos humanos de ouro tenham sido extraídos do núcleo, mesmo que a quantidade de material central em uma única rocha seja insignificante e que o suprimento mundial de ouro do mundo pareça estar reabastecendo.
“É uma idéia muito interessante que, embora esse processo seja pequeno e tenha efeito zero se você olhar para apenas uma ilha, se você o escalar até 4,5 bilhões de anos, pode ser que isso mude a composição da Terra”, disse ele.
Interação do manto do núcleo
Os pesquisadores que não estavam envolvidos no estudo expressaram opiniões positivas sobre os resultados.
“We know that the Earth was built from different generations of meteoritic material that were added progressively to the growing planet, and that precious metals from the earliest generations of meteorite material became concentrated into our planet’s core while metals from meteorites added in the final stages of the Earth’s growth became stranded in our planet’s mantle,” said Helen Williams, a professor of geochemistry and planetary science at the University of Cambridge in the United Reino.
O estudo, acrescentou, confirma que as plumas do manto-jatos em ascensão de rocha derretida provenientes do limite do manto do núcleo que criam pontos quentes como o Havaí-de fato contêm material de alguma forma derivado do núcleo metálico da Terra, disse Williams, acrescentando que o resultado foi “emocionante”.
Jesse Reimink, professor associado de geociências da Universidade Estadual da Pensilvânia, concorda. “Este é um debate muito antigo, e novos dados nos últimos 10 anos revigoraram a possibilidade de que o núcleo estivesse quimicamente” vazando “no manto ao longo do tempo”, disse ele. “Este estudo realmente parece pregar a conclusão – o núcleo contribui com algum material para o manto”.
A pesquisa mais recente também fortalece o caso feito em trabalho anterior Que algumas plumas de manto incorporam material do núcleo da Terra, disse o Waterton da Universidade de Copenhague.
Isso também significa que parte do ouro na crosta da Terra é originalmente do núcleo? “Sim, mas provavelmente apenas uma quantidade muito pequena”, disse ele.
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