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

À primeira vista, a Terra não parece ter muito a oferecer quando o assunto é hidrogênio - mas isso não quer dizer que o planeta seja realmente pobre no elemento mais abundante do Universo. Ligado ao oxigênio, ele está bem diante de nós na forma de água.

Um novo estudo, porém, indica que quantidades enormes de hidrogênio também podem estar presas no núcleo do nosso planeta, associadas ao ferro densamente compactado (em liga) que existe nessa região.

Quanto hidrogênio seria isso? Até 45 vezes mais do que os cerca de 150 quintilhões de quilogramas de hidrogênio presentes nos oceanos da Terra. Se estiver correto, o núcleo do planeta seria o maior reservatório de hidrogênio existente aqui.

Não é uma fonte à qual algum dia conseguiremos aceder, claro. Ainda assim, estimar quanto hidrogênio fica retido no núcleo ajuda cientistas a compreender a história de formação do mundo, como a Terra produz o seu campo magnético e, em última instância, de onde veio a água do planeta.

De facto, "Such an amount would require the Earth to obtain the majority of its water from the main stages of terrestrial accretion, instead of through comets during late addition," escreve uma equipa liderada pelo geocientista Dongyang Huang, da Universidade de Pequim, na China.

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

Hidrogênio no núcleo da Terra e por que isso importa

Há muito tempo se suspeita que o núcleo da Terra “armazena” hidrogênio, mas quantificar esse stock sempre foi complicado. Este trabalho sugere que, embora o planeta pareça pobre em hidrogênio quando observado de fora, o hidrogênio visível pode representar apenas uma pequena fração do total existente na Terra.

Compreender quanto hidrogênio está aprisionado no núcleo também ajuda a reconstruir a origem da água do planeta e como ela pode ter sido armazenada e reciclada ao longo de bilhões de anos. Se hidrogênio e oxigênio forem capazes de migrar para dentro e para fora do núcleo com o tempo, então a água pode estar muito mais profundamente incorporada na Terra do que os oceanos de superfície, por si só, sugerem.

E, caso esse mecanismo seja comum, ele pode indicar que outros planetas rochosos - mesmo os que parecem secos à distância - também podem esconder água em profundidade, abaixo das suas superfícies.

Como o estudo simulou as condições do núcleo

O estudo liderado por Huang e colegas está entre os mais robustos nessa linha. Usando uma célula de bigorna de diamante, os investigadores comprimiram uma pequena esfera de ferro, envolta em um vidro de silicato hidratado, até pressões de 111 gigapascals, ao mesmo tempo que aqueciam o conjunto a temperaturas por volta de 5,100 kelvins. Como referência, a pressão mínima no núcleo da Terra é de cerca de 136 gigapascals, e a temperatura fica aproximadamente entre 5,000 e 6,000 kelvins.

Embora a pressão alcançada no experimento fique um pouco abaixo da do núcleo, ela é suficientemente próxima para que o teste forneça uma reprodução plausível de como esses elementos se comportam num ambiente tão extremo.

Dentro dessa faixa de temperatura, a amostra derrete 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 comporta-se como se espera que o núcleo primitivo, ainda fundido, tenha-se comportado.

É, na prática, o mais perto que a ciência consegue chegar de replicar uma amostra do núcleo num laboratório - mesmo que o material resultante exista apenas por pouco tempo.

O que os resultados indicam sobre a quantidade de hidrogênio

Os resultados mostraram que o hidrogênio se mistura com facilidade ao ferro e, a partir daí, liga-se ao oxigênio e ao silício presentes no sistema. Quando o núcleo do nosso planeta se formou, bilhões de anos atrás, o hidrogênio poderia ter ficado sequestrado ali por um processo semelhante.

Sabe-se que o núcleo não é composto de ferro puro: a forma como ele reflete ondas sísmicas indica que a sua densidade não é tão alta quanto seria num núcleo apenas de ferro. Análises anteriores apontaram que algo entre 2 e 10 percent do núcleo, em massa, pode ser silício.

Com base nesses valores e na forma como o hidrogênio se ligou ao silício no experimento com bigorna, a equipa calculou que 0.07 a 0.36 percent da massa do núcleo seria hidrogênio.

Isso corresponde a 9 a 45 vezes a quantidade de hidrogênio presente em toda a água dos oceanos da Terra - um total de 1.35 a 6.75 sextilhões de quilogramas do elemento.

A pesquisa foi publicada na Nature Communications.