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Experimentos em células de bigorna de diamante sob 111 GPa e cerca de 5100 Kelvin indicam que o núcleo da Terra pode conter entre 0,07% e 0,36% de hidrogênio em peso, volume estimado entre 9 e 45 oceanos, com implicações diretas sobre a origem da água no planeta
Pesquisadores relataram que o núcleo da Terra pode armazenar hidrogênio equivalente a até 45 oceanos, segundo estudo na Nature Communications, com estimativas entre 0,07% e 0,36% em peso, desafiando hipóteses sobre a origem da água no planeta.
núcleo da Terra pode conter hidrogênio equivalente a até 45 oceanos
Os cientistas afirmam que o núcleo da Terra é composto principalmente por ferro, mas sua densidade não corresponde à de ferro puro. Isso indica a presença de elementos mais leves. O novo estudo apoia a hipótese de que o núcleo da Terra seja um reservatório significativo de hidrogênio.
Publicado na Nature Communications, o trabalho apresenta resultados que sugerem a existência de hidrogênio equivalente a até 45 oceanos. As conclusões também colocam em xeque a ideia de que a maior parte da água do planeta tenha sido trazida por cometas nos estágios iniciais.
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Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-68821-6
Desafios para analisar o núcleo da Terra
As condições extremas e a distância do núcleo da Terra dificultam a análise direta de sua composição. Muitas técnicas são inadequadas para detectar hidrogênio, por ser o elemento mais leve e de menor tamanho.
Estimativas anteriores utilizaram métodos indiretos, como a inferência da presença de hidrogênio a partir da expansão da rede cristalina em hidretos de ferro. Essas limitações geraram estimativas com variação de quatro ordens de magnitude.
Simulação em laboratório sob 111 GPa e 5100 Kelvin
A equipe adotou uma abordagem experimental com células de bigorna de diamante aquecidas a laser para simular as condições do núcleo da Terra. Os experimentos atingiram até 111 GPa e cerca de 5100 Kelvin.
Foram utilizadas amostras de ferro semelhantes às do núcleo da Terra e vidro de silicato hidratado, representando os oceanos de magma primitivos. O objetivo foi induzir a fusão sob condições comparáveis às encontradas no interior profundo do planeta.
Tomografia 3D identifica silício, oxigênio e hidrogênio
Após os experimentos, os pesquisadores aplicaram tomografia de sonda atômica, conhecida como APT, para produzir um mapa composicional tridimensional com resolução nanométrica. A técnica permitiu identificar silício, oxigênio e hidrogênio nas amostras.
Também foram observadas nanoestruturas ricas em Si-OH formadas durante o resfriamento rápido. A proporção molar de silício para hidrogênio nessas estruturas foi próxima de 1:1, dado considerado central para as estimativas.
Com base nessa relação e na quantidade relativamente conhecida de silício no núcleo da Terra, os cientistas estimaram que o teor de hidrogênio varia entre 0,07% e 0,36% em peso. Esse intervalo corresponde a aproximadamente 9 a 45 oceanos de água.
Implicações para a origem da água e dos oceanos
Uma das principais implicações do estudo é a sugestão de que grande parte da água da Terra tenha sido adquirida durante a acreção inicial do planeta. Nesse cenário, o hidrogênio teria interagido com o oxigênio ainda nas fases formativas.
Isso contrasta com a teoria segundo a qual a maior parte da água teria origem em aportes cometários posteriores. Se o hidrogênio tivesse sido trazido principalmente por cometas, esperaria-se sua concentração nas camadas superficiais.
A presença de um reservatório significativo no núcleo da Terra indica, segundo os autores, que o hidrogênio provavelmente foi incorporado antes da formação completa do núcleo. O modelo é compatível com interação entre atmosfera primordial e oceano de magma.
Os pesquisadores afirmam que o cenário também é consistente com a hipótese de que a Terra tenha sido formada majoritariamente a partir de materiais semelhantes a condritos de enstatita, que contêm quantidades suficientes de hidrogênio para fornecer mais de três oceanos.
Limitações e incertezas apontadas pela equipe
Os autores alertam que o estudo apresenta limitações. O hidrogênio residual na câmara do APT pode ter inflado artificialmente o teor medido. Existem ainda incertezas relacionadas ao teor de silício no núcleo da Terra.
A suposição de hidrogênio suficiente durante a acreção também representa uma variável relevante. Além disso, a fratura das amostras pode ter gerado erros na coleta de dados pelo APT.
Apesar dessas restrições, os resultados oferecem uma nova estimativa baseada em simulações experimentais diretas sob condições de alta pressão e temperatura, contribuindo para reduzir a ampla variação das estimativas anteriores.
O estudo reforça que compreender a composição do núcleo da Terra é essencial para explicar a distribuição de hidrogênio e a formação dos oceanos. Ainda assim, os autores reconhecem que novas análises são necessárias para confirmar os valores apresentados e reduzir as incertesas identificadas.
Este artigo foi elaborado com base em estudo publicado na revista Nature Communications e nas informações fornecidas no material base, incluindo a análise conduzida pela equipe de pesquisadores com uso de células de bigorna de diamante e tomografia de sonda atômica.
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