Simone Marchi, do Southwest Research Institute, colaborou em um novo estudo que encontrou o primeiro cenário geofisicamente plausível para explicar a abundância de certos metais preciosos – incluindo ouro e platina – no manto da Terra. Com base nessas simulações, os cientistas descobriram cenários de mistura de materiais do manto impulsionados pelo impacto que poderiam impedir que os metais afundassem completamente no núcleo da Terra. Crédito: Instituto de Pesquisa do Sudoeste
Um novo estudo sugere que a mistura de materiais do manto provocada pelo impacto poderia criar a composição atual do manto.
Simone Marchi, do Southwest Research Institute, colaborou em um novo estudo que encontrou o primeiro cenário geofisicamente plausível para explicar a abundância de certos metais preciosos – incluindo ouro e platina – no manto da Terra. Com base nas simulações, ou modelo, os cientistas descobriram que a mistura de materiais do manto causada pelo impacto poderia impedir que os metais afundassem completamente no núcleo da Terra.
A História Primitiva da Terra
No início da sua evolução, há cerca de 4,5 mil milhões de anos, a Terra sofreu um impacto com uma Marteplaneta do tamanho de um planeta, e a Lua se formou a partir dos detritos resultantes ejetados em um disco em órbita da Terra. Seguiu-se um longo período de bombardeio, o chamado “acremento tardio”, quando planetesimais tão grandes quanto a nossa Lua impactaram a Terra, entregando materiais incluindo elementos altamente “siderófilos” (HSEs) – metais com forte afinidade pelo ferro – que foram integrados em a jovem Terra.
Entendimento anterior versus novos insights
“Simulações anteriores de impactos que penetram no manto da Terra mostraram que apenas pequenas frações de um núcleo metálico de planetesimais estão disponíveis para serem assimiladas pelo manto da Terra, enquanto a maioria desses metais – incluindo HSEs – drenam rapidamente para o núcleo da Terra”, disse Marchi, que foi coautor de um Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) artigo descrevendo as novas descobertas. “Isto leva-nos à questão: como é que a Terra obteve alguns dos seus metais preciosos? Desenvolvemos novas simulações para tentar explicar a mistura de materiais metálicos e rochosos no manto atual.”
Este esquema ilustra a explicação geofisicamente mais plausível para a abundância de metais HSE presentes no manto terrestre. Durante o longo período de bombardeio, os impactores atingiriam a Terra e entregariam materiais. (a) Os metais líquidos afundariam no oceano de magma gerado pelo impacto produzido localmente antes de percolarem através da zona parcialmente fundida abaixo. (b) A compressão faz com que os metais na zona fundida solidifiquem e afundem. (c) Em seguida, a convecção térmica mistura e redistribui os componentes do manto impregnados de metal ao longo de longos períodos geológicos. Crédito: Instituto de Pesquisa do Sudoeste
Como os HSEs permaneceram no manto
A abundância relativa de HSEs no manto aponta para a entrega via impacto após a formação do núcleo da Terra; no entanto, manter esses elementos no manto revelou-se difícil de modelar – até agora. A nova simulação considerou como uma zona parcialmente fundida sob um oceano de magma gerado por impacto localizado poderia ter paralisado a descida de metais planetesimais para o núcleo da Terra.
“Para conseguir isso, modelamos a mistura de um planetesimal impactante com os materiais do manto em três fases de fluxo: minerais de silicato sólido, magma de silicato fundido e metal líquido”, disse o Dr. Jun Korenaga, autor principal do artigo de Universidade de Yale. “A rápida dinâmica de tal sistema trifásico, combinada com a mistura de longo prazo proporcionada pela convecção no manto, permite que HSEs de planetesimais sejam retidos no manto.”
Compreendendo a dinâmica do manto
Neste cenário, um impactor colidiria com a Terra, criando um oceano localizado de magma líquido onde os metais pesados afundariam. Quando os metais alcançam a região parcialmente fundida abaixo, o metal se infiltra rapidamente através do fundido e, depois disso, afunda lentamente em direção ao fundo do manto. Durante este processo o manto fundido solidifica, aprisionando o metal. É aí que a convecção assume o controle, pois o calor do núcleo da Terra causa um movimento muito lento de arrastamento dos materiais no manto sólido e as correntes resultantes transportam o calor do interior para a superfície do planeta.
“A convecção do manto refere-se ao processo de subida do material quente do manto e afundamento do material mais frio”, disse Korenaga. “O manto é quase inteiramente sólido, embora, ao longo de longos períodos geológicos, se comporte como um fluido dúctil e altamente viscoso, misturando e redistribuindo materiais do manto, incluindo HSEs acumulados em grandes colisões que ocorreram há bilhões de anos.”
