Um novo estudo reescreve nossa compreensão dos ciclos de carbono e cloro nas profundezas da Terra

Um estudo recente realizado pelo cientista terrestre da Universidade Macquarie, Dr. Chunfei Chen, lança uma nova luz sobre os processos geológicos até três mil milhões de anos atrás e representa uma grande mudança 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 mudanças massivas nos ciclos profundos do carbono e do cloro”, diz o Dr.

Dr. Chunfei Chen realiza a análise experimental. Crédito: Universidade Macquarie

“Hoje, o cloro geralmente retorna à superfície na forma de gases vulcânicos, enquanto a maior parte do carbono fica preso como carbonatos sólidos em profundidades de centenas de quilômetros; mas até a Terra atingir cerca de dois terços de sua idade atual, a situação era exatamente oposta. .

O magma dominou a superfície da Terra no período inicial após a formação do planeta, mas à medida que o planeta arrefeceu gradualmente, camadas de crosta com cerca de 100 km de espessura formaram-se na superfície, deslizando sobre o manto sob o processo de placas tectónicas.

Quando as placas tectônicas oceânicas mergulham de volta no manto nas zonas de subducção, os sedimentos nas bacias suboceânicas também podem ter sido empurrados para o manto.

Os cientistas que estudam o destino destes sedimentos em experiências de fusão a alta pressão já processaram, em média, todos os sedimentos oceânicos, nos quais o carbono é apenas um componente secundário.

No entanto, a maior parte do carbono acumula-se em depósitos carbonáticos – exemplos familiares de grandes áreas de depósitos carbonáticos à superfície incluem as Falésias Brancas de Dover ou as Dolomitas em Itália – e estes podem comportar-se de forma diferente das pequenas frações de carbono.

Ingleborough – Depósitos de carbonato formam as falésias de Dover, Reino Unido. Crédito: Stephen Foley

A equipe do Dr. Chen usou experimentos de alta pressão para simular a subducção de calcário e giz, e descobriu que qualquer sujeira no calcário se dissolve primeiro, resultando em derretimento de silicato, enquanto os carbonatos são empurrados mais profundamente para a forma sólida e podem avançar mais profundamente no manto. .

A equipe de pesquisa também testou condições que imitavam períodos anteriores mais quentes da longa história da Terra e descobriu que o calcário derreteu, mas os sais não foram dissolvidos no derretimento de carbonato que o produziu e, em vez disso, foram empurrados mais profundamente para o manto, e não trazidos. de volta à superfície. Como são hoje.

“Foi fascinante ver como o sal e as impurezas foram completamente separados do carbonato”, diz o segundo autor do estudo, Dr. Michael Forster, que analisou as amostras na Universidade de Harvard. Universidade Nacional Australiana.

Forster diz que a equipe fez um grande avanço quando o microscópio eletrônico ampliou e analisou os pequenos estágios experimentais, mostrando uma série de vidro temperado e sal ao lado de cristais de calcita limpos.

Quando viram isso, Chunfei respondeu com entusiasmo: “Legal, interessante, isso significa que as zonas de subducção devem funcionar como um filtro gigante usado para permitir que o sal penetre nas profundezas da Terra!”

Esta pesquisa faz parte de um projeto maior que traça os ciclos profundos do 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 importante investigação é a primeira a ter em conta a subducção de enormes áreas de depósitos carbonáticos, em vez de rochas sedimentares intermédias – embora seja mais realista que enormes blocos de carbonato estejam envolvidos nas placas tectónicas”, diz ele.

“É possível que estas mudanças no comportamento do cloro e do carbono ao longo do tempo tenham influenciado a salinidade da água do mar em diferentes momentos da história da Terra e tenham tido um impacto na evolução da vida na Terra.”

Ele acrescenta que esta investigação levará a uma perspectiva mais abrangente sobre a evolução do nosso planeta e a sua interação precisa com o desenvolvimento da vida, e poderá ajudar-nos a compreender as condições em planetas fora do nosso próprio planeta, como o nosso. Marte.

Referência: “Crosta rica em carbono impulsiona ciclos profundos de carbono-cloro” por Chunfei Chen, Michael W. Forster, Stephen F. Foley e Svyatoslav S. Shika, 9 de agosto de 2023, natureza.
doi: 10.1038/s41586-023-06211-4