Cientistas descobrem 'reserva' de oxigênio oculta nas profundezas da Terra

Cientistas descobriram que o magma nas profundezas da Terra pode armazenar quantidades de oxigênio maiores do que se acreditava anteriormente. A descoberta, publicada na revista científica National Science Review, sugere que a atividade vulcânica pode ter contribuído para mudanças na composição da atmosfera terrestre bilhões de anos atrás.

O estudo foi conduzido por uma equipe internacional com participação de pesquisadores do Centro de Pesquisa Avançada em Ciência e Tecnologia de Alta Pressão (HPSTAR), na China.

Por meio de experimentos de alta pressão e simulações computacionais, os pesquisadores identificaram que a rocha derretida consegue absorver oxigênio adicional, além da quantidade normalmente prevista por sua composição química.

Como os cientistas descobriram o oxigênio oculto?

O oxigênio é um dos elementos mais abundantes no interior terrestre e integra a composição dos silicatos, materiais presentes em grande parte do manto e da crosta.

Tradicionalmente, os modelos científicos consideravam que a quantidade desse elemento no magma era determinada pela composição química de outros componentes, como silício, magnésio e ferro. Para investigar essa hipótese, os pesquisadores recriaram em laboratório condições semelhantes às encontradas nas profundezas do planeta.

As amostras de basalto sintético foram submetidas a temperaturas entre 1.200 °C e 1.800 °C e pressões de até 7 gigapascais, aproximadamente 69 mil vezes a pressão atmosférica na superfície.

Os cientistas também utilizaram óxido de platina para criar um ambiente rico em oxigênio e avaliar a capacidade de absorção da rocha fundida. Após o resfriamento, analisaram a composição do material para identificar a quantidade adicional armazenada.

Magma pode armazenar mais de 5% de oxigênio extra

Os resultados mostraram que a capacidade de armazenamento aumentou conforme a pressão aplicada. Em condições próximas à pressão atmosférica, as amostras praticamente não apresentaram excesso de oxigênio.

Entretanto, sob pressão de 7 gigapascais, a quantidade adicional ultrapassou 5% da massa do material analisado. Nos experimentos realizados sem a adição de óxido de platina, os valores ficaram entre 0,2% e 0,5%.

Os pesquisadores utilizaram espectroscopia Raman para verificar se o oxigênio estava incorporado ao material ou armazenado em pequenas bolhas.

As análises não identificaram sinais detectáveis de gás oxigênio nas amostras, indicando sua incorporação à estrutura do vidro formado após o resfriamento.

Simulações explicam como o oxigênio fica armazenado

Além dos experimentos, a equipe realizou simulações computacionais para investigar o comportamento dos átomos no magma. Os modelos utilizaram redes neurais profundas para representar interações entre magnésio, silício e oxigênio.

Os resultados reproduziram a tendência observada em laboratório: quanto maior a pressão, maior a capacidade do material fundido de absorver o elemento adicional.

As simulações também identificaram mudanças nas cargas elétricas dos átomos e a formação de algumas ligações semelhantes às encontradas em peróxidos.

Esses mecanismos ajudam a explicar como o magma pode incorporar oxigênio além da quantidade prevista pelos modelos químicos convencionais.

Vulcões antigos podem ter contribuído para a atmosfera terrestre

A descoberta levou os pesquisadores a investigar uma possível relação entre o interior da Terra e a formação de sua atmosfera rica em oxigênio. Segundo a hipótese apresentada no estudo, o magma formado em regiões oxidadas do manto poderia armazenar oxigênio adicional sob pressões elevadas.

Ao subir em direção à superfície, a redução da pressão diminuiria sua capacidade de retenção, permitindo a liberação de parte desse material. Esse processo poderia ter contribuído para reações químicas que modificaram a composição do manto superior, da crosta e, potencialmente, da atmosfera.

Os pesquisadores destacam que, entre 2,5 bilhões e 2 bilhões de anos atrás, ocorreram aumentos importantes nos níveis de oxigênio atmosférico. O período também coincidiu com a formação de grandes províncias ígneas, extensas regiões produzidas por episódios de atividade magmática.

Em um cálculo preliminar, a equipe estimou que a liberação de oxigênio equivalente a apenas 0,27% da massa do magma daquele período poderia, teoricamente, corresponder à quantidade presente na atmosfera atual.

O resultado não comprova que os vulcões tenham fornecido esse volume de oxigênio. Trata-se de uma estimativa que demonstra a possível dimensão do mecanismo investigado.

O que a descoberta revela sobre outros planetas?

Os resultados também podem contribuir para pesquisas sobre a evolução de planetas rochosos. Se o magma consegue armazenar e liberar oxigênio de maneira independente de seus demais componentes químicos, esse processo pode influenciar os modelos de formação atmosférica.

A hipótese também poderá ser considerada em estudos sobre antigos oceanos de magma e a transferência de substâncias entre o interior e a superfície planetária.

Entretanto, ainda são necessárias novas pesquisas para determinar quanto oxigênio os magmas naturais conseguem transportar e qual parcela poderia alcançar a atmosfera. Segundo os autores, compreender esses processos poderá ajudar a investigar como se desenvolveram as condições ambientais de planetas potencialmente habitáveis.