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

À primeira vista, quando olhamos a Terra de fora, não parece haver muito “movimento” no quesito hidrogênio - mas isso não significa que o planeta seja totalmente pobre no elemento mais abundante do Universo. Ligado ao oxigênio, ele está bem diante dos nossos olhos na forma de água.

Um possível megadepósito de hidrogênio no núcleo da Terra

Um novo estudo, porém, aponta que quantidades imensas de hidrogênio também podem estar aprisionadas no núcleo do planeta, associadas ao ferro em liga, extremamente comprimido, que existe nessa região.

De quanto hidrogênio estamos falando? De até 45 vezes mais do que os cerca de 150 quintilhões de quilogramas de hidrogênio presentes nos oceanos da Terra. Se essa estimativa estiver correta, o núcleo seria o maior reservatório de hidrogênio do planeta.

Esse não é um estoque ao qual algum dia conseguiremos ter acesso, evidentemente. Ainda assim, estimar quanto hidrogênio está preso no núcleo ajuda cientistas a entender a história de formação do nosso mundo, como o planeta gera seu campo magnético e de onde, afinal, veio a sua água.

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

Por que precisamos de experiências e simulações

Como é impossível chegar ao núcleo - muito menos atravessá-lo para recolher uma amostra -, o que sabemos sobre sua composição depende de experiências de laboratório, simulações e cálculos.

O trabalho conduzido por Huang e colegas está entre os mais sólidos nesse sentido. Usando uma célula de bigorna de diamante, os pesquisadores comprimiram uma pequena esfera de ferro, envolta em um vidro de silicato hidratado, até pressões de 111 gigapascals, enquanto aqueciam o conjunto a temperaturas em torno de 5,100 kelvins. No núcleo da Terra, a pressão mínima é de cerca de 136 gigapascals, e a temperatura fica aproximadamente entre 5,000 e 6,000 kelvins.

Embora a pressão atingida no experimento fique um pouco abaixo da pressão real do núcleo, ela é suficientemente próxima para oferecer uma reconstrução plausível de como esses elementos se comportam em um ambiente tão extremo.

Dentro dessa faixa de temperatura, a amostra derrete por completo, sem restar material sólido; os componentes ficam intensamente misturados. Nessa mistura turbulenta, ferro, silício, oxigênio e hidrogênio circulam livremente, e o sistema se comporta como se espera que o núcleo primitivo, ainda fundido, tenha se comportado.

É o mais perto que a ciência consegue chegar de “reproduzir” uma amostra do núcleo em laboratório, ainda que o material gerado exista por pouco tempo.

O que a química do experimento sugere

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

Sabe-se que o núcleo não é feito de ferro puro; a forma como ele reflete ondas sísmicas indica que sua densidade não é exatamente a que seria esperada. Análises anteriores concluíram que entre 2 e 10 por cento da massa do núcleo pode ser composta por silício.

Com base nessas estimativas e na maneira como o hidrogênio se ligou ao silício no ensaio com bigorna, a equipa calculou que entre 0.07 e 0.36 por cento da massa do núcleo seria hidrogênio.

Isso corresponde a algo entre 9 e 45 vezes o hidrogênio contido em toda a água dos oceanos da Terra - um total de 1.35 a 6.75 sextillion quilogramas do elemento.

Cientistas suspeitam há muito tempo que o núcleo da Terra “acumula” hidrogênio, mas quantificar esse volume sempre foi difícil. O estudo sugere que, embora o planeta pareça pobre em hidrogênio quando observado externamente, o hidrogênio visível pode representar apenas uma pequena fração do total existente na Terra.

Implicações para a origem e o armazenamento da água

Saber quanto hidrogênio está incorporado ao núcleo ajuda a reconstruir de onde veio a água do planeta e como ela pode ter sido armazenada e reciclada ao longo de milhares de milhões de anos. Se hidrogênio e oxigênio conseguirem migrar para dentro e para fora do núcleo com o tempo, então a água pode estar muito mais profundamente integrada ao planeta do que os oceanos superficiais, sozinhos, fazem parecer.

E, se esse tipo de processo for comum, isso pode indicar que outros planetas rochosos - mesmo aqueles que parecem secos à distância - também podem abrigar água oculta muito abaixo da superfície.

A pesquisa foi publicada na Nature Communications.