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Diamante confirma existência de oceano no manto terrestre

O diamante contém ringwoodita, mineral que sugere abundância de água no interior da Terra

Richard Siemens/University of Alberta
Um diamante de Juína, no Mato Grosso, contendo uma inclusão rica em água do mineral ringwoodita.

 

 
Por Becky Oskin e LiveScience

Um desgastado diamante que sobreviveu a uma viagem pelo “inferno” confirma uma teoria muito antiga: o manto terrestre tem água suficiente para encher um oceano.

“Na verdade essa é a confirmação de que existe uma imensa quantidade de água presa em uma camada bem distinta das profundezas da Terra”, declara Graham Pearson, principal autor do estudo e geoquímico da University of Alberta, no Canadá. As descobertas foram publicadas em 12 de março na revista Nature.

O diamante aparentemente sem valor contém um pequeno pedaço de um mineral olivino, chamado de ringwoodita. Essa é a primeira vez que o mineral foi encontrado na superfície da Terra fora de meteoritos ou laboratórios. A ringwoodita só se forma sob pressão extrema, como a esmagadora carga encontrada a 515 quilômetros de profundidade no manto terrestre.

O que há no manto?

A maior parte do volume terrestre vem do manto, a camada de rochas quentes entre a crosta e o núcleo. Como o manto é profundo demais para ser perfurado, sua composição é um mistério, mas existem duas pistas: meteoritos e pedaços de rochas lançadas por vulcões. No primeiro caso, cientistas acreditam que a composição do manto terrestre seja semelhante à de meteoritos, chamados de condritos, que são compostos principalmentede olivina. No segundo, a lava expelida por vulcões às vezes toca o manto, levando consigo pedaços de minerais exóticos que sugerem o calor e a pressão intensas à que a olivina fica exposta no interior da Terra.

Em décadas recentes, pesquisadores também já recriaram as características do manto em laboratório, disparando lasers contra a olivina, atirando em minerais com armas massivas e espremendo rochas entre bigornas de diamante para simular o interior da Terra.

Esses estudos em laboratório sugerem que a olivina assume várias formas,dependendo da profundidade em que é encontrada. As novas formas de cristal se adequam às pressões maiores. Alterações na velocidade de ondas de terremotos também apoiam esse modelo. Ondas sísmicas aceleram ou desaceleram repentinamente em certas profundidades do manto. Pesquisadores acreditam que essas zonas de velocidade surgem a partir das mudanças de configuração da olivina. Em profundidades que vão de 520 a 660km, por exemplo, acontecem duas grandes reduções de velocidade, e acredita-se que a olivina se transforme em ringwoodita.

Mas até agora ninguém tinha evidências diretas de que a olivina realmente era ringwoodita nessa profundidade.

“A maioria das pessoas (inclusive eu) nunca esperou ver uma amostra dessas. Amostras da zona de transição e do manto inferior são extremamente raras, e só são encontradas em alguns diamantes incomuns”, escreveu Hans Keppler, geoquímico da Universidade de Beirute, na Alemanha, em um comentário que também foi publicado na Nature no dia 12.

O oceano mais profundo da Terra

O diamante brasileiro confirma que os modelos estão corretos: a olivina é ringwoodita nessa profundidade, uma camada chamada de “zona de transição do manto”. E a gema resolve um debate muito antigo sobre a existência de água nessa zona de transição. A ringwoodita é 1,5% água, presente não em forma líquida, mas como íons hidróxido (moléculas de oxigênio e hidrogênio conectadas). Os resultados sugerem que poderia haver uma grande quantidade de água na zona de transição do manto, que vai de 410 a 660km de profundidade.

“Isso se traduz em uma imensa quantidade de água, que se aproxima da massa presente em todos os oceanos do mundo”, contou Pearson à Live Science.

A tectônica das placas recicla a crosta da Terra ao empurrar e puxar pedaços da crosta oceânica em zonas de subducção, que se afundam no manto. Essa crosta, banhada pelo oceano, transporta água até o manto. Muitos desses pedaços acabam presos na zona de transição. “Nós acreditamos que uma porção significativa da água presente na zona de transição do manto venha da localização desses pedaços”, observa Pearson. “A zona de transição parece ser um cemitério de pedaços submersos”.

Keppler apontou que é possível que a erupção vulcânica que levou o diamante das profundezas para a superfície da Terra possa ser uma amostra de uma parte do manto especialmente rica em água, e que nem todas as camadas da zona de transição podem ser tão úmidas quanto indicado pela ringwoodita.

“Se a fonte do magma for um reservatório incomum do manto, existe a possibilidade de que, em outros locais da zona de transição, a ringwoodita contenha menos água que a amostra encontrada por Pearson e seus colegas”, escreveu Keppler. “No entanto, à luz desta amostra, modelos com zonas de transição anidras, ou com pouca água, parecem bastante improváveis”.

É como andar de foguete

Uma erupção vulcânica violenta, chamada de kimberlito, carregou rapidamente esse diamante específico a partir das profundezas do manto. “A erupção de um kimberlito é análoga a misturar Mentos com Coca-Cola”, comparou Pearson. “É uma reação muito energética, cheia de gás, que explode até a superfície da Terra”. 

O diminuto cristal verde, cheio de cicatrizes provocadas por sua viagem de 525km até a superfície, foi comprado de mineradores de diamante em Juína, no Mato Grosso. Os diamantes ultra-profundos da mina ficam deformados e gastos com sua longa jornada. “Eles literalmente parecem ter ido e voltado do inferno”, brinca Pearson. Os diamantes normalmente são descartados por falta de valor comercial, aponta ele, mas para geocientistas as gemas fornecem raras evidências sobre o interior da Terra.

A descoberta da ringwoodita foi acidental, já que Pearson e seus coautores estavam procurando meios de datar os diamantes. Os pesquisadores acreditam que a preparação cuidadosa das amostras seja fundamental para encontrar mais ringwooditas, já que aquecer diamantes ultra-profundos, como acontece quando cientistas realizam o polimento dos cristais para analisá-los, faz com que a olivina mude de forma.

“É possível que a ringwoodita já tenha sido encontrada por outros pesquisadores, mas o método usado para preparar as amostras fez com que elas voltassem a uma forma de pressão mais baixa”, conclui Pearson.