Pesquisadores submeteram ferro e hélio às condições do núcleo do planeta. Insight pode resolver questões sobre quanto tempo Sistema Solar levou para se formar.
Uma nova pesquisa sugere que hélio do início do Sistema Solar pode estar preso dentro do núcleo sólido da Terra. As descobertas podem ter implicações para um debate de longa data sobre a rapidez com que nosso planeta se formou.
Esta forma rara de hélio é chamada de hélio-3 porque tem dois prótons e um nêutron em seu núcleo. O hélio-4, com dois prótons e dois nêutrons, a forma “normal” do hélio, é 700 mil vezes mais comum. Enquanto o hélio-4 é um produto comum da decomposição de elementos radioativos, o hélio-3 vem quase inteiramente da nuvem inicial de poeira e gás que formou o Sistema Solar.
Já se sabia que esse elemento primordial existia dentro da Terra. A cada ano, cerca de 2 kg de hélio-3 vazam das dorsais meso-oceânicas, onde a crosta está se separando, e de pontos quentes vulcânicos que extraem magma do manto profundo. Mas exatamente como ele permaneceu dentro do planeta por bilhões de anos ainda é um mistério.
O hélio é um gás muito leve e a maioria dos gases voláteis já escapou do manto há muito tempo, tendo sido liberados durante o grande impacto que formou a Lua ou trazidos à superfície pelos movimentos das placas tectônicas.
Cientistas teorizaram que talvez esse hélio primordial esteja preso no núcleo da Terra, onde ficaria a salvo de grandes perturbações, e vazaria para a superfície muito lentamente. Mas o núcleo é principalmente feito de ferro e hélio e ferro normalmente não se misturam.
Agora, Kei Hirose, cientista planetário da Universidade de Tóquio, e seus colegas descobriram que, nas temperaturas e pressões esperadas no núcleo, os dois elementos realmente se misturam. O ferro sólido em alta temperatura e pressão pode conter até 3,3% de hélio, segundo o artigo dos pesquisadores, publicado em 25 de fevereiro no periódico Physical Review Letters.
Os pesquisadores descobriram essa compatibilidade aquecendo ferro e hélio entre 1.000 e 3.000 K (727 a 2.727 °C) enquanto comprimiam os elementos com uma bigorna com ponta de diamante entre 50.000 e 550.000 vezes a pressão na superfície da Terra. Então, eles despressurizaram as amostras sob temperaturas criogênicas e mediram suas estruturas cristalinas. Esse método provavelmente impediu o escape de hélio durante a fase de medição, disse Hirose em uma declaração.
Os pesquisadores usaram hélio-4 em seus experimentos, mas o hélio-3 provavelmente se comportaria de forma muito similar, disse Peter Olson, geofísico da Universidade do Novo México que não estava envolvido no estudo, mas estuda o núcleo da Terra. As descobertas confirmam que o hélio poderia ficar preso no núcleo interno sólido da Terra por um longo tempo, Olson disse à Live Science, mas ele alertou que apenas 4% do núcleo é sólido.
“Isso é significativo, porque mostra que o hélio é compatível com a fase sólida do núcleo”, disse Olson. “Mas como o núcleo quase certamente se formou em um estado líquido, há mais trabalho a ser feito para mostrar que a mesma interpretação pode ser aplicada à parte líquida.”
Descobrir como o hélio-3 foi incorporado ao núcleo durante a formação da Terra é muito importante para entender quando o planeta se formou, disse Olson. Gases leves como o hélio ficaram na nebulosa de gás e poeira que formou o Sistema Solar por apenas alguns milhões de anos.
“É muito debatido quanto tempo levou para a Terra se formar”, ele comentou. “Há outras evidências que foram interpretadas para dizer que a Terra se formou muito lentamente, exigindo 100 milhões de anos. Você não obteria muito hélio nas profundezas da Terra se a Terra se formasse tão lentamente.”