Uma nova investigação revela que o arrefecimento gradual da Terra teve um impacto profundo no ciclo profundo do carbono e do cloro, alterando o seu comportamento da superfície para o interior. Esta mudança na compreensão influencia a nossa perspectiva sobre a história geológica da Terra, a evolução do seu clima, oceanos e vida, e pode até oferecer insights sobre as condições de outros planetas como Marte.
Um estudo recente liderado pelo cientista terrestre da Universidade Macquarie, Dr. Chunfei Chen, lança uma nova luz sobre os processos geológicos de até três bilhões de anos atrás e marca uma mudança significativa na compreensão da comunidade científica sobre a Terra primitiva.
Publicado recentemente na revista Naturezaa pesquisa explora os efeitos transformadores do resfriamento gradual da Terra no ciclo profundo de carbono e cloro entre a superfície da Terra e seu interior.
“O arrefecimento da Terra causou imensas mudanças nos ciclos profundos do carbono e do cloro”, diz o Dr.
Dr. Chunfei Chen realizando análise experimental. Crédito: Universidade Macquarie
“Hoje, o cloro normalmente retorna à superfície na forma de gases vulcânicos, enquanto a maior parte do carbono fica retida como carbonato sólido em profundidades de centenas de quilômetros; mas até a Terra ter cerca de dois terços da sua idade atual, a situação era completamente oposta.”
O magma dominou a superfície da Terra no período inicial após a formação do planeta, mas à medida que o planeta esfriava gradualmente, placas da crosta terrestre com cerca de 100 km de espessura formaram-se na superfície, deslizando sobre o manto sob o processo de placas tectônicas.
À medida que as placas tectónicas oceânicas mergulham de volta no manto nas zonas de subducção, os sedimentos alojados em depressões abaixo dos oceanos também podem ter sido empurrados para o manto.
Os cientistas que investigam o destino destes sedimentos em experiências de fusão a alta pressão trataram anteriormente uma média de todos os sedimentos oceânicos, nos quais o carbono é apenas um constituinte secundário.
No entanto, a maior parte do carbono acumula-se em sedimentos carbonáticos – exemplos familiares de grandes extensões de sedimentos carbonáticos na superfície incluem os Penhascos Brancos de Dover ou as Dolomitas em Itália – e estes podem comportar-se de forma diferente do que as pequenas porções de carbono.
Ingleborough – Sedimentos carbonáticos formam penhascos em Dover, Reino Unido. Crédito: Stephen Foley
A equipe do Dr. Chen usou experimentos de alta pressão para simular a subducção de calcários e giz e descobriu que qualquer sujeira nos calcários derrete primeiro, produzindo um derretimento de silicato, enquanto o carbonato é empurrado para maior profundidade na forma sólida e pode avançar profundamente no manto. .
A equipe de pesquisa também testou condições que imitavam períodos anteriores e mais quentes da longa história da Terra, e descobriu que os calcários derreteram, mas os sais não se dissolveram nos derretimentos de carbonato que produziram e, em vez disso, foram empurrados profundamente para o manto, não retornando à superfície. como são hoje.
“Foi notável ver como o sal e as impurezas se separaram completamente dos carbonatos”, diz o segundo autor do estudo, Dr. Michael Forster, que analisou as amostras no Universidade Nacional Australiana.
Forster diz que a equipe fez um grande avanço quando o microscópio eletrônico ampliou e analisou as minúsculas fases experimentais, mostrando uma poça de vidro temperado e sal próximo a cristais de calcita limpos.
Quando viram isso, Chunfei respondeu com entusiasmo: ‘Uau, interessante, isso significa que as zonas de subducção devem funcionar como um filtro gigante que costumava admitir sal nas profundezas da Terra!’”
A pesquisa faz parte de um projeto maior que rastreia ciclos profundos de carbono, nitrogênio e cloro na história evolutiva da Terra, liderado pelo ilustre professor Stephen Foley, da Escola de Ciências Naturais da Universidade Macquarie.
“A troca de elementos voláteis como carbono, cloro e nitrogênio entre o manto profundo da Terra e a superfície é fundamental para a evolução do clima, dos oceanos e de toda a vida na Terra”, diz o professor Foley.
“Esta investigação significativa é a primeira a considerar a subducção de grandes extensões de sedimentos carbonáticos, em vez de rochas sedimentares médias – embora seja mais realista que enormes blocos de carbonato estejam envolvidos nas placas tectónicas”, diz ele.
“Essas mudanças no comportamento do cloro e do carbono ao longo do tempo provavelmente afetaram o quão salgada era a água do mar em diferentes momentos da história da Terra e tiveram um impacto no desenvolvimento da vida na Terra.”
Esta investigação conduzirá a uma perspectiva mais abrangente sobre a evolução do nosso planeta e a sua delicada interacção com o desenvolvimento da vida, acrescenta – e poderá ajudar-nos a compreender as condições em planetas além do nosso, como o Marte.
