Uma nova pesquisa, de coautoria do Dr. Simon March, do Southwest Research Institute, descobriu o primeiro cenário geofisicamente plausível que poderia explicar a abundância de certos metais preciosos no manto da Terra, incluindo ouro e platina. Com base em simulações, ou modelos, os cientistas descobriram que os cenários de mistura de materiais do manto impulsionados pelo impacto poderiam impedir que os metais afundassem completamente no núcleo.
Uma nova pesquisa, de coautoria do Dr. Simon March, do Southwest Research Institute, descobriu o primeiro cenário geofisicamente plausível que poderia explicar a abundância de certos metais preciosos no manto da Terra, incluindo ouro e platina. Com base nessas simulações, os cientistas descobriram um cenário de mistura de material do manto causada por impacto que poderia impedir que os metais afundassem completamente no núcleo. Fonte da imagem: Southwest Research Institute
No início da sua evolução, há cerca de 4,5 mil milhões de anos, a Terra colidiu com um planeta do tamanho de Marte, e a Lua pode ter-se formado a partir de fragmentos do disco que atingiu a órbita da Terra. O que se seguiu foi um longo período de bombardeamento, conhecido como "acréscimo tardio", quando planetesimais tão grandes como a Lua atingiram a Terra, libertando material incluindo elementos altamente "siderofílicos" (HSEs) (metais com forte afinidade pelo ferro) que foram incorporados na jovem Terra.
"Simulações anteriores de impactos de penetração no manto mostraram que apenas uma pequena fração do núcleo metálico dos planetesimais pode ser assimilada pelo manto, e que a maioria destes metais - incluindo HSE - flui rapidamente para o núcleo", disse March. Foi coautor de um artigo da Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) descrevendo as novas descobertas. "Isto leva-nos à questão: como é que a Terra adquiriu alguns dos seus metais preciosos? Desenvolvemos novas simulações para tentar explicar a mistura de materiais metálicos e rochosos no manto actual."
Este esquema ilustra a explicação geofisicamente mais plausível para a presença de metais HSE abundantes no manto terrestre. Num bombardeamento prolongado, o impactor atingiria a Terra e lançaria material. (a) O metal líquido teria afundado no oceano de magma gerado pelo impacto criado localmente e depois se infiltrado na região parcialmente derretida abaixo. (b) A compressão faz com que o metal na zona fundida solidifique e afunde. (c) A convecção térmica então mistura e redistribui a composição do manto impregnada de metal ao longo de escalas de tempo geológicas mais longas. Fonte da imagem: Southwest Research Institute
A abundância relativa de HSEs no manto sugere que os HSEs foram entregues por impactos após a formação do núcleo. No entanto, a retenção destes elementos no manto revelou-se difícil de modelar até agora. A nova simulação considera como uma região parcialmente derretida abaixo de um oceano de magma criado por um impacto local poderia impedir que o metal planetesimal caísse no núcleo da Terra.
"Para conseguir isso, simulamos a mistura de planetesimais impactantes com material do manto em três estágios de fluxo: minerais de silicato sólido, magma de silicato fundido e metal líquido", disse o Dr. Jun Korenaga da Universidade de Yale, principal autor do artigo. “A rápida dinâmica deste sistema trifásico, juntamente com a mistura de longo prazo proporcionada pela convecção no manto, permite que HSEs de planetesimais sejam retidos no manto.”
Neste caso, um impactor atingiria a Terra, criando um oceano local de magma líquido no qual os metais pesados afundariam. Quando o metal atinge a região parcialmente fundida abaixo, ele penetra rapidamente no fundido e então afunda lentamente até o fundo do manto. Durante este processo, o manto fundido solidifica, prendendo o metal. É quando a convecção começa, pois o calor do núcleo da Terra faz com que o material do manto sólido se mexa muito lentamente, e a corrente resultante transporta o calor do interior para a superfície da Terra.
"A convecção do manto é o processo pelo qual o material quente do manto sobe e o material mais frio desce", disse Korenaga. "O manto é quase inteiramente sólido, embora ao longo de longos períodos geológicos se comporte como um fluido dúctil e altamente viscoso que mistura e redistribui o material do manto, incluindo HSE acumulado em grandes colisões que ocorreram há milhares de milhões de anos."