O núcleo da Terra pode ter vazado hélio há milhões de anos

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Os cientistas descobriram uma quantidade surpreendente de uma versão rara de hélio, chamada hélio-3, em rochas vulcânicas na ilha de Baffin, no Canadá, apoiando a teoria de que o gás nobre está a escapar do núcleo da Terra – e tem sido assim há milhares de anos.

A equipe de pesquisa também descobriu hélio 4 dentro das rochas.

Embora o hélio-4 seja comum na Terra, o hélio-3 pode ser encontrado mais facilmente em outras partes do universo, razão pela qual os cientistas ficaram surpresos ao descobrir uma quantidade maior do elemento do que a relatada anteriormente nas rochas da Ilha Baffin. Um estudo que descreve a descoberta foi publicado recentemente na revista natureza.

“A um nível fundamental, há menos 3He (hélio-3) no Universo do que 4He (hélio-4)”, disse o principal autor do estudo, Forrest Horton, cientista associado do Departamento de Geologia e Geofísica da Woods Hole Oceanographic Institution. , em um e-mail.

Horton acrescentou: “3É raro na Terra porque não é produzido ou adicionado ao planeta em grandes quantidades e é perdido no espaço”. “À medida que a parte rochosa da Terra se move e se move como água quente no fogão, o material sobe, esfria e afunda.
Durante a fase de resfriamento, o hélio é perdido para a atmosfera e depois para o espaço.

A descoberta de elementos que vazam do núcleo da Terra pode ajudar os cientistas a descobrir como o nosso planeta se formou e evoluiu ao longo do tempo, e as novas descobertas fornecem evidências que apoiam uma hipótese existente sobre como o nosso planeta surgiu.

A Ilha Baffin, localizada no território de Nunavut, é a maior ilha do Canadá. É também a quinta maior ilha do mundo.

Uma alta proporção de hélio 3 para hélio 4 foi descoberta pela primeira vez em rochas vulcânicas na Ilha Baffin por Solvi Lasse Evans como parte de seus estudos de doutorado sob a supervisão do cientista Finley Stewart, da Universidade de Edimburgo. Suas descobertas foram publicadas em Natureza 2003.

A composição de um planeta é reflexo dos elementos que o compõem Pesquisa anterior Descobriu-se que vestígios de hélio-3 vazando do núcleo da Terra apoiam a teoria popular de que nosso planeta se originou em uma nebulosa solar – uma nuvem de gás e poeira que provavelmente entrou em colapso devido a uma onda de choque de uma supernova próxima – que continha o elemento.

Horton e seus colegas deram um passo adiante quando fizeram isso Ele conduziu pesquisas na Ilha Baffin em 2018, eles estudam a lava que irrompeu há milhões de anos, quando a Groenlândia e a América do Norte se separaram, abrindo caminho para um novo fundo do mar. Eles queriam investigar rochas que pudessem conter informações sobre o conteúdo do núcleo e do manto da Terra, a camada mais sólida do interior da Terra abaixo de sua superfície.

Os investigadores viajaram de helicóptero para chegar à paisagem remota da ilha, onde fluxos de lava formam penhascos imponentes, icebergs gigantes flutuam e ursos polares espreitam a costa. Organizações locais, incluindo a Sociedade Inuit Qikiqtani e o Instituto de Pesquisa Nunavut, forneceram aos pesquisadores acesso, aconselhamento e proteção contra os ursos, disse Horton.

“Esta área na Ilha Baffin tem um significado especial como terras sagradas para as comunidades locais e como uma janela científica para as profundezas da Terra”, disse ele.

As rochas do Ártico examinadas por Horton e a sua equipa revelaram medições surpreendentemente mais elevadas de hélio-3 e hélio-4 do que as pesquisas anteriores tinham relatado, e as medições variaram entre as amostras recolhidas.

“Muitas das lavas estão cheias de olivina verde brilhante (também conhecida como peridoto), então quebrar pedaços frescos com um martelo de pedra era tão emocionante quanto desmontar um geodo quando criança: cada rocha era um tesouro a ser descoberto.” Horton disse. “E que tesouros científicos são!”

Existe apenas um átomo de hélio-3 para cada milhão de átomos de hélio-4, disse Horton. A equipe mediu cerca de 10 milhões de átomos de hélio-3 por grama de cristais de olivina.

“Nossas altas medições de 3He/4He indicam que os gases, que foram presumivelmente herdados da nebulosa solar durante a formação do sistema solar, estão melhor preservados na Terra do que se pensava anteriormente”, disse ele.

Mas como é que o hélio-3 acabou nas rochas?

A resposta pode começar com o Big Bang, que também libertou uma abundância de hidrogénio e hélio quando criou o Universo. Esses elementos foram incorporados na formação das galáxias ao longo do tempo.

Os cientistas acreditam que o nosso sistema solar se formou há 4,5 mil milhões de anos no interior de uma nebulosa solar. À medida que a nuvem de poeira entrou em colapso numa supernova, o material resultante formou um disco rotativo que eventualmente deu origem ao nosso Sol e aos planetas, de acordo com NASA.

O hélio herdado da nebulosa solar provavelmente ficou preso no núcleo da Terra à medida que o planeta se formou, tornando o núcleo um depósito de gases nobres. À medida que o hélio-3 vazou do núcleo, ele subiu à superfície através do manto em plumas de magma que eventualmente explodiram na Ilha Baffin.

“Durante a erupção, a grande maioria dos gases do magma escapou para a atmosfera”, disse Horton. “Apenas os cristais de olivina que cresceram antes da erupção capturaram o hélio e o mantiveram longe das profundezas da Terra.”

Novas pesquisas apoiam a ideia de que o hélio-3 tem vazado do interior da Terra há algum tempo, mas os pesquisadores não têm certeza de quando esse processo começou.

“A lava tem cerca de 60 milhões de anos e provavelmente demorou dezenas de milhões de anos para a pluma do manto subir”, disse Horton. “Portanto, o hélio que medimos nestas rochas pode ter escapado do núcleo há 100 milhões de anos ou talvez muito antes.”

Ele disse que o vazamento de hélio do solo não afeta nosso planeta nem tem quaisquer efeitos negativos. O gás nobre não reage quimicamente com a matéria, portanto não terá impacto na humanidade ou no meio ambiente.

Em seguida, a equipa de investigação quer verificar se o núcleo é um depósito de outros elementos leves, o que pode explicar porque é que o núcleo exterior da Terra é menos denso do que o esperado.

“O núcleo é um importante repositório de elementos como o carbono e o hidrogénio, que são tão importantes em termos de habitabilidade planetária? Em caso afirmativo, os fluxos destes elementos do núcleo ao longo da história (da Terra) influenciaram a evolução planetária? “Estou entusiasmado por investigue “, disse Horton. Ligações entre o hélio e outros elementos leves.” “Talvez o hélio possa ser usado para rastrear outros elementos através da fronteira núcleo-manto.”