Um trabalho que traz uma nova perspectiva sobre modelos geofísicos tradicionais emergiu das linhas de luz do Sirius, o acelerador de partículas do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), situado em Campinas (SP) e integrante do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Feita por uma equipe totalmente brasileira, a pesquisa, publicada em maio noScientific Reports, periódico vinculado à renomada revista Nature, identificou o mineral goethita (um tipo de oxi‑hidróxido de ferro) preservado a altas profundidades no interior de um diamante originário da cidade de Juína, no Mato Grosso. Ao sugerir que a água da crosta terrestre pode alcançar o Manto inferior, conceito geológico que designa a camada da Terra situada a mais de 300 km de profundidade, o achado é um convite para repensar o ciclo profundo da água, a dinâmica do manto e os mecanismos por trás dos fenômenos sísmicos mais enigmáticos do planeta.
Nas palavras do físico Helio Tolentino, chefe da Divisão de Matéria Heterogênea e Hierárquica do LNLS, a descoberta “foi uma grande surpresa, porque ninguém imaginava que esse tipo de mineral pudesse resistir a pressões e temperaturas do Manto inferior”.
Em entrevista à Sociedade Brasileira de Física, Tolentino, que é formado pela Universidade Federal do Paraná (1984), tem mestrado pela USP de São Carlos (1986) e doutorado pela Universidade de Paris (1990), explica que a pesquisa, batizada de Oxi‑hidróxido de ferro como transportador de água para o manto terrestre, resulta de colaboração entre o LNLS/CNPEM, a Universidade Federal de Pelotas e a Universidade de Brasília.
“A colaboração nasceu de uma reunião casual com a geóloga Fernanda Gervasoni, durante um encontro de usuários das linhas de luz do Sirius”, lembra Tolentino. “Discutimos a ideia de estudar minerais aprisionados em inclusões de diamantes. Seria um bom experimento para a geologia e para testar nossos equipamentos”, completa.
Ainda de acordo com Tolentino, a pesquisadora Carolina Camarda, então mestranda e primeira autora do trabalho, foi a Campinas para conduzir as análises, enquanto Gervasoni providenciou os diamantes.
“Juína é um dos poucos lugares no mundo onde existem diamantes que vêm de profundidades superiores a 300 quilômetros. Trazidos à superfície por erupções vulcânicas, esses diamantes não são muito bonitos”, observa o físico, acrescentando que eles têm formas rugosas e muitas inclusões. Se por um lado barateiam o preço de mercado do material, por outro tais imperfeições representam uma espécie inestimável de janela para compreender enigmas do interior da Terra.
Descoberta não prevista
Ainda de acordo com Tolentino, a equipe buscava inicialmente a ringwoodita, mineral já identificado em diamantes de Juína e conhecido por conter água em sua estrutura. Mas os dados revelaram algo bastante inesperado. “Estudando um desses diamantes, a gente observou a presença desses oxi-hidróxidos de ferro. Foi uma grande surpresa”.
A goethita é um mineral comum na superfície terrestre, abundante nos solos. Encontrá-la em um diamante com origem de mais de 300 quilômetros de profundidade foi chocante. “Pensamos: ‘não, não pode ter goethita. Se tiver, essa pedra não é profunda’.” A incredulidade obrigou a equipe a buscar provas adicionais para confirmar a origem profunda do diamante e a identidade da inclusão.
A descoberta foi confirmada graças às capacidades únicas do LNLS. “As fontes de luz síncrotron atuais têm um brilho muito intenso”, explica Tolentino. “São fontes que concentram uma densidade de fótons muito grande em uma pequena região do espaço.” Com feixes focalizados em centenas de nanômetros, foi possível “atravessar uma quantidade de matéria considerável” e sondar inclusões microscópicas sem danificar o diamante.
Ou seja, diferentemente de métodos convencionais, como espectroscopia Raman ou microscopia ótica, que exigem polir e lapidar o diamante até expor a inclusão, a equipe estudou a pedra em seu estado bruto. “Nós observamos primeiro por tomografia de raio‑X onde estavam essas inclusões”, descreve. “Certificamos que elas estavam muito bem encapsuladas dentro do diamante, que não tinham fissuras, e estudamos essas inclusões diretamente, sem nenhuma necessidade de lapidação”. Evitar a exposição à atmosfera, ele completa, foi essencial para preservar o estado de oxidação e a estrutura cristalina da goethita.
O estudo mobilizou um arsenal de técnicas complementares. “Não foi só difração. Usamos microtomografia, nanotomografia, tomografia por fluorescência de raio‑X, difração de raio‑X e espectroscopia de raio‑X”. A abordagem multifacetada permitiu mapear as diferentes fases cristalinas presentes na inclusão (goethita, hematita e pontos de magnetita) e reconstruir o processo de transformação do mineral.
“É como se a gente tivesse encapsulado o processo de transição da goethita para a hematita e para a magnetita num momento bastante fora do equilíbrio”, descreve Tolentino. “Tem regiões dessa inclusão com mais goethita, outras regiões têm mais hematita e alguns pontinhos onde a magnetita já está se formando”. Esse mosaico de fases indicou para os pesquisadores que o diamante aprisionou o mineral durante uma transformação dinâmica.
Realizados com bigorna de diamante e ondas de choque em laboratório, experimentos anteriores já haviam demonstrado que a goethita pode sobreviver a condições extremas sob certas circunstâncias. “Isso tinha sido demonstrado em laboratório também. Mas essa condição que a gente observou dentro do diamante é com certeza uma condição fora do equilíbrio”, assegura Tolentino.
Ceticismo internacional
Seja como for, a presença de um mineral hidratado no manto inferior tem consequências impactantes. Se a goethita consegue ser transportada até lá, ela carrega consigo água. Um dos enigmas que a descoberta pode ajudar a resolver são abalos sísmicos que ocorrem a centenas de quilômetros de profundidade e cuja origem permanece pouco compreendida. “Esses minerais hidratados são instáveis e perder essas hidroxilas pode levar a perturbações que eventualmente causam abalos sísmicos no interior da Terra”, explica Tolentino. “É como se houvesse terremotos imensos lá, que podem ter consequências também na sísmica da Terra.”
Além disso, a descoberta pode ajudar a desvendar o manto inferior. Ele é pouco conhecido, pois simular suas condições é uma missão compreensivelmente complicada. A descoberta, portanto, oferece pistas sobre a própria dinâmica interna do planeta.
Tais hipóteses, contudo, encontraram previsível resistência na comunidade científica internacional. “Muitas pessoas veem esses dados com bastante ceticismo”, reconhece Tolentino. “É uma grande dificuldade apresentar esse tipo de resultado para uma comunidade que não estava acostumada a ter esse tipo de informação tão detalhada.” A robustez do estudo, porém, tem sido a resposta da equipe à incredulidade, que também pode ser creditada ao fato de que a pesquisa foi feita totalmente por cientistas brasileiros, com infraestrutura nacional.
“O pessoal de fora vinha aqui, pegava os nossos diamantes, levava embora, estudava. Nada era feito aqui no Brasil”, observa o físico. “Agora, temos uma fonte de luz síncrotron que é uma das melhores do mundo. Ainda estamos muito aquém de todo o seu potencial, mas já existem várias áreas em que estamos realmente um passo à frente”, celebra Tolentino. Com o Sirius em plena operação e novas linhas de luz sendo inauguradas, ele vislumbra que o interior da Terra poderá ter novos segredos revelados por pesquisadores e equipamentos brasileiros.
Assista à entrevista com o pesquisador Helio Tolentino
Por Leandro Haberli
