Hélio primordial de bilhões de anos atrás parece estar vazando do núcleo da Terra

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Acredita-se que o Sol tenha se formado em uma nuvem como a Nebulosa Laguna. Créditos: ESA / NASA.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

O hélio antigo e primordial que foi forjado após o Big Bang está vazando do núcleo da Terra, relataram cientistas em um novo estudo.

Não há motivo para se preocupar. A Terra não está esvaziando como um balão murcho. O que isso significa é que a Terra se formou dentro de uma nebulosa solar – a nuvem molecular que deu origem ao Sol, um detalhe sobre o nascimento do nosso planeta que há muito tempo não havia sido resolvido.

Também sugere que outros gases primordiais podem estar vazando do núcleo da Terra para o manto, o que, por sua vez, pode fornecer informações sobre a composição da nebulosa solar.

O hélio na Terra vem em dois isótopos estáveis. De longe, o mais comum é o hélio-4, com um núcleo contendo dois prótons e dois nêutrons. O hélio-4 é responsável por cerca de 99,99986% de todo o hélio do nosso planeta.

O outro isótopo estável, responsável por apenas cerca de 0,000137 por cento do hélio da Terra, é o hélio-3, com dois prótons e um nêutron.

O hélio-4 é principalmente o produto do decaimento radioativo do urânio e do tório, feito aqui mesmo na Terra. Em contraste, o Hélio-3 é na maior parte primordial, formado nos momentos após o Big Bang, mas também pode ser produzido pelo decaimento radioativo do trítio.

É o isótopo de hélio-3 que foi detectado vazando do interior da Terra, principalmente ao longo do sistema de cordilheiras vulcânicas meso-oceânicas, dando-nos uma boa indicação da taxa em que escapa da crosta terrestre.

Essa taxa é de cerca de 2.000 gramas por ano: “o suficiente para encher um balão do tamanho de sua mesa”, explicou o geofísico Peter Olson, da Universidade do Novo México (EUA). “É uma maravilha da natureza e uma evidência para a história de origem da Terra que ainda exista uma quantidade significativa desse isótopo no interior da Terra”.

O que é menos claro é a proveniência; quanto de hélio-3 pode estar emergindo do núcleo em comparação com quanto está no manto.

Isso nos diria a fonte do isótopo. Quando a Terra se formou, ela o fez acumulando material da poeira e do gás flutuando ao redor do Sol recém-nascido.

A única maneira pela qual quantidades significativas de hélio-3 poderiam estar dentro do núcleo planetário é se ele fosse formado em uma nebulosa próspera. Isso significa que o núcleo planetário também não teria se formado em seus arredores, e nem quando a nebulosa se dissipou e foi soprada para outro lugar.

Olson e seu colega, o geoquímico Zachary Sharp, da Universidade do Novo México, investigaram modelando o estoque de hélio da Terra à medida que evoluía. Primeiro, como se formou, um processo durante o qual o protoplaneta acumulou e incorporou o hélio; e depois depois do Grande Impacto.

Isso, os astrônomos pensam, é quando um objeto do tamanho de Marte colidiu com uma Terra muito jovem, enviando detritos para a órbita da Terra, eventualmente se recombinando para formar a Lua.

Durante este evento, que teria derretido novamente o manto, grande parte do hélio preso dentro do manto teria sido perdido. O núcleo, no entanto, é mais resistente ao impacto, sugerindo que pode ser um reservatório bastante eficaz para reter o hélio-3.

Na verdade, foi isso que os pesquisadores descobriram. Usando a taxa atual na qual o hélio-3 está vazando do interior, bem como modelos de comportamento do isótopo de hélio, Olson e Sharp descobriram que há provavelmente 10 teragramas (1013 gramas) para um petagrama (1015 gramas) de hélio-3 no núcleo do nosso planeta.

Isso sugere que o planeta deve ter se formado dentro de uma próspera nebulosa solar. No entanto, várias incertezas permanecem. A probabilidade de todas as condições serem atendidas para o sequestro de hélio-3 no núcleo da Terra é moderadamente baixa – o que significa que pode haver menos isótopo do que o trabalho da equipe sugere.

No entanto, é possível que também haja hidrogênio primordial abundante no núcleo do nosso planeta, preso no mesmo processo que pode ter acumulado o hélio-3. Procurar evidências de vazamento de hidrogênio pode ajudar a validar as descobertas, disseram os pesquisadores.

A pesquisa foi publicada em Geochemistry, Geophysics, Geosystems.