Os cientistas identificaram o que pode ser a primeira evidência direta de material que sobrou da “proto-Terra”, uma versão primordial do nosso planeta que existia antes de um colossal impacto formador da lua remodelá-lo para sempre.
O estudo, publicado Terça-feira (14 de outubro) na revista Nature Geoscience, sugere que pequenas pistas químicas deste proto-Terra sobreviveram nas profundezas das rochas da Terra, essencialmente inalteradas, durante milhares de milhões de anos. As descobertas fornecem uma rara janela para os blocos de construção originais do planeta e podem oferecer aos cientistas pistas sobre como eram a Terra e os mundos vizinhos nas suas primeiras eras.
“Esta é talvez a primeira evidência direta de que preservamos os materiais da proto-Terra”, Nicole Nãoprofessor assistente de ciências da Terra e planetárias no MIT que co-liderou o novo artigo, disse em um declaração.
Há cerca de 4,5 bilhões de anos, o sistema solar jovem foi uma nuvem rodopiante de gás e poeira que formou os primeiros asteróides e planetas, incluindo a jovem Terra, depois uma esfera quente e derretida, provavelmente borbulhando com oceanos de lava.
Menos de 100 milhões de anos depois, um asteróide do tamanho de Marte colidiu com a proto-Terra num evento tão violento que derreteu e remixou quase todo o planeta, criando a lua no processo. Foi o último evento a causar o derretimento em grande escala do manto da Terra, observa o novo estudo, e os cientistas há muito suspeitam que este “impacto gigante” eliminou quase todos os vestígios químicos do que veio antes.
Mas Nie e seus colegas descobriram um desequilíbrio sutil nos isótopos de potássio em rochas antigas, especificamente um déficit de potássio-40. Esta anomalia, argumentam os investigadores, é uma potencial impressão digital de material que sobreviveu da própria proto-Terra.
“Vemos um pedaço da Terra muito antiga, mesmo antes do impacto gigante”, disse Nie no comunicado. “Isto é incrível porque esperaríamos que esta assinatura muito antiga fosse lentamente apagada ao longo da evolução da Terra.”
O potássio ocorre naturalmente em três isótopos – potássio-39, potássio-40 e potássio-41, que são versões ligeiramente diferentes do mesmo elemento com números variados de nêutrons, mas o mesmo número de prótons.
Em 2023, a equipe de Nie analisou meteoritos que se formaram em diferentes épocas e locais do sistema solar e que foram coletados ao redor da Terra. Os pesquisadores encontraram diferenças isotópicas sutis de potássio entre eles, o que significava que os diferentes isótopos poderiam “ser usados como rastreadores dos blocos de construção da Terra”, disse Nie no comunicado.
No novo estudo, a equipe procurou anomalias semelhantes de potássio nas rochas mais antigas e profundas da Terra. Estas foram amostras coletadas na Groenlândia, Alexo no cinturão Abitibi do Canadá e no cinturão komatiite de Winnipegosis em Manitoba; os vulcões Kama’ehuakanaloa e Mauna Loa, no Havaí; e o vulcão Newberry na Cordilheira Cascade, no noroeste dos Estados Unidos.
“Se esta assinatura de potássio for preservada, gostaríamos de procurá-la no tempo profundo e nas profundezas da Terra”, disse Nie no comunicado.
Os pesquisadores descobriram que esses materiais antigos continham ainda menos potássio-40 do que o esperado, sugerindo que as rochas “foram construídas de forma diferente”, disse Nie no comunicado.
Para detectar esse sinal minúsculo, os pesquisadores dissolveram as rochas em pó em ácido, isolaram o potássio resultante e depois usaram um espectrômetro de massa ultrassensível para medir com precisão as proporções dos três isótopos do elemento, de acordo com o novo estudo.
Os investigadores também realizaram simulações de computador para testar se processos geológicos ou cósmicos conhecidos, como impactos de asteróides, convecção de materiais do manto da Terra para a sua superfície ou derretimento planetário em grande escala, poderiam explicar as proporções de isótopos de potássio que observaram. Mas em todos os cenários modelados, as composições simuladas continham um pouco mais de potássio-40 do que as amostras reais de rochas do Canadá, Groenlândia e Havaí continham.
Este défice representa o manto proto-Terra primitivo que escapou em grande parte à mistura causada pelo impacto gigante e ainda hoje existe nas profundezas da Terra, dizem os investigadores.
Embora os meteoritos estudados no trabalho anterior da equipa também mostrassem anomalias de potássio, não apresentavam exactamente o mesmo défice, sugerindo que os materiais que originalmente formaram a proto-Terra ainda não foram descobertos.
“Os cientistas têm tentado compreender a composição química original da Terra combinando as composições de diferentes grupos de meteoritos”, disse Nie no mesmo comunicado.
“Mas o nosso estudo mostra que o inventário atual de meteoritos não está completo e há muito mais para aprender sobre a origem do nosso planeta.”
