Os investigadores identificaram uma quantidade surpreendente de uma versão rara de hélio, chamada hélio-3, em rochas vulcânicas na ilha de Baffin, no Canadá, apoiando a hipótese de que o gás nobre está a vazar do núcleo da Terra – e tem sido assim há milénios.
Esses cientistas também identificaram hélio-4 dentro das pedras.
Embora o hélio-4 seja normal no planeta, o hélio-3 é mais comumente encontrado em algum outro lugar do cosmos, razão pela qual os pesquisadores ficaram chocados ao encontrar uma grande quantidade do elemento do que a que se conhecia recentemente na Ilha Baffin.
“No nível mais básico, há pouco 3He (hélio-3) no universo em comparação com 4He (hélio-4)”, disse o cientista e principal autor do estudo, Forrest Horton, em um e-mail.
“Ele é raro na Terra porque não foi produzido ou adicionado ao planeta em grandes quantidades e é perdido no espaço”, acrescentou Horton. “À medida que a porção rochosa da Terra se agita e faz convecção 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 detecção 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 para reforçar 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 detectada pela primeira vez nas rochas vulcânicas da Ilha Baffin por Solveigh Lass-Evans em um dos estudos de doutorado dele que estava sob a supervisão do cientista da Universidade de Edimburgo, Finlay Stuart.
A composição de um planeta é um reflexo dos elementos que o formaram, e pesquisas anteriores descobriram 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 à onda de choque de uma supernova próxima – que continha o elemento.
Horton e os seus colegas deram tiveram progresso quando realizaram pesquisas na Ilha Baffin em 2018, estudando a lava que irrompeu há milhões de anos, quando a Gronelândia e a América do Norte se separaram, abrindo caminho para um novo fundo do mar. Eles queriam investigar as rochas que podem conter informações sobre o conteúdo contido no núcleo e no manto da Terra, a camada majoritariamente sólida do interior da Terra localizada abaixo da sua superfície.
Os investigadores viajaram de helicóptero para chegar à paisagem remota e sobrenatural da ilha, onde fluxos de lava formaram penhascos imponentes, icebergues gigantes flutuam e ursos polares espreitam a costa. Organizações locais, incluindo a Associação 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 especial importância tanto como terras sagradas para as comunidades locais como como uma janela científica para as profundezas da Terra”, disse ele.
As rochas do Ártico que Horton e a equipe dele investigaram revelaram medições surpreendentemente mais elevadas de hélio-3 e hélio-4 do que as relatadas em pesquisas anteriores, e as medições variaram entre as amostras recolhidas.
“Muitas das lavas estão cheias de olivina verde brilhante (também conhecida como pedra preciosa peridoto), então quebrar pedaços frescos com um martelo de pedra era tão emocionante quanto quebrar geodos quando era criança: cada rocha era um tesouro a ser descoberto,” Horton disse. “E que tesouros científicos eles revelaram ser!”
Existe apenas cerca de 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.
“As nossas elevadas medições de 3He/4He implicam que os gases, 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 já no Big Bang, que, quando criou o Universo, também libertou uma abundância de hidrogénio e hélio. 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 giratório que eventualmente deu origem ao nosso Sol e aos planetas.
O hélio herdado da nebulosa solar provavelmente ficou preso no núcleo da Terra à medida que o planeta se formou, tornando o núcleo um reservatório de gases nobres. À medida que o hélio-3 vazou do núcleo, ele subiu à superfície através do manto na forma de plumas de magma que eventualmente eclodiram 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 e preservaram o hélio das profundezas da Terra.”
A nova pesquisa apoia a ideia de que o hélio-3 está vazando do núcleo da Terra e já existe há algum tempo, mas os pesquisadores não têm certeza de quando esse processo começou.
“A lava têm cerca de 60 milhões de anos e a ascensão da pluma do manto levou talvez dezenas de milhões de anos”, disse Horton. “Portanto, o hélio que medimos nestas rochas teria escapado do núcleo há talvez 100 milhões de anos ou possivelmente muito antes.”
O vazamento de hélio do núcleo da Terra não afeta nosso planeta nem tem quaisquer implicações negativas, disse ele. O gás nobre não reage quimicamente com a matéria, por isso não terá impacto na humanidade ou no meio ambiente.
Em seguida, a equipe de investigação quer investigar se o núcleo é um depósito de outros elementos leves, o que poderia explicar a razão pela qual o núcleo exterior da Terra é menos denso do que o esperado.
“Será o núcleo um importante repositório de elementos como carbono e 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 animado para investigar as ligações entre o hélio e outros elementos leves”, disse Horton. “Talvez o hélio possa ser usado para rastrear outros elementos através da fronteira núcleo-manto.”
