Ciência

O Fundo do Mar Pode Estar Destinado a Transformar-se em Diamantes

Ao imitar a forma como o planeta cozinha estas 'gemas reluzentes', os cientistas podem ter descoberto qual é o ingrediente-chave para a sua formação.sexta-feira, 14 de junho de 2019

Por Maya Wei-Haas
ver galeria

Michael Förster estava desapontado. Enquanto estudante de doutoramento na Universidade Macquarie, na Austrália, Förster passou meses a 'cozinhar' pedras numa tentativa de cultivar a mica mineral, escamosa e brilhante, em laboratório, mas os seus esforços não obtiveram resultados. Numa reunião com seu supervisor, o seu desânimo rapidamente se transformou em satisfação. Förster percebeu que, em vez de desvendar os mistérios das micas, o seu trabalho poderia explicar a formação enigmática de outro mineral reluzente: o diamante.

Estas pedras preciosas têm muitas vezes impurezas – curiosamente salgadas – que os cientistas tentam há muito desvendar. A nova investigação, publicada em finais de maio na revista Science Advances, sugere que estas inclusões são pequenas cápsulas temporais de sedimentos que outrora perduravam nos antigos oceanos.

Estes sedimentos podem ser arrastados para o interior da Terra durante a constante reciclagem da superfície do nosso mundo, nas zonas de subdução, regiões do planeta onde uma placa tectónica mergulha por baixo de outra. O novo trabalho recria as reações complexas que ocorrem entre 100 a 200 km abaixo da superfície, onde os sedimentos e as rochas da Terra profunda se misturam a altas temperaturas. E a solução para essas reações parece residir nos sedimentos oceânicos.

"Fiquei muito entusiasmado", diz Förster, que agora tem um pós-doutoramento na Universidade Macquarie. "Percebi o quão especial isto era."

Thomas Stachel, um cientista de diamantes na Universidade de Alberta, salienta que esse mecanismo pode não ser válido para os diamantes mais antigos que se formaram há milhares de milhões de anos na Terra primitiva, quando o nosso planeta era muito mais quente. Mas para os diamantes mais jovens, diz Stachel, “esta é definitivamente uma explicação muito boa e interessante”.

“Não estou certo de que esta seja a conclusão final”, acrescenta. “Mas eles produziram algo que combina muito bem com a fusão dos sedimentos.”

Entranhas reluzentes

Os diamantes formam-se geralmente a cerca de 160 km abaixo da superfície da Terra, cristalizando-se naquilo que é conhecido como raízes cratónicas – regiões do antigo manto rígido que sustentam os continentes sobrejacentes. Até agora, a perfuração mais profunda da crosta atingiu pouco mais de 12 km, razão pela qual ninguém foi capaz de estudar diretamente o que acontece nessas profundidades extremas.

Nós só conseguimos apreciar diamantes porque estes são trazidos para perto da superfície durante as raras erupções vulcânicas que desenterram rochas fundidas profundas, conhecidas como magma de kimberlito. Mas durante muito tempo, as condições exatas que levam à sua formação permaneceram um mistério.

O Fundo do Mar Pode Estar Destinado a Transformar-se em Diamantes

Uma questão particularmente curiosa incide na forma como surgiu a química de pequenas inclusões fluidas dentro de muitos diamantes, conhecidos como diamantes fibrosos. Esses fluidos contêm um excesso incomum de sais de potássio, em relação aos sais de sódio, proporções químicas que não são conhecidas por permanecerem na Terra profunda.

Um estudo de 2015, publicado na revista Nature, sugeriu que estes fluidos salgados eram resquícios de águas oceânicas antigas que alteraram o fundo do mar, ficando aprisionados em minerais da crosta e posteriormente libertados quando a placa de subdução de rocha mergulhou na Terra. Mas isso não era suficiente para explicar o excesso incomum de potássio nas impurezas salgadas do diamante, diz Förster.

Terra profunda dentro de um comprimido

Neste trabalho mais recente, os investigadores recriaram as condições encontradas no subsolo, numa minúscula cápsula de platina. Este recipiente em forma de lata foi forrado a carbono e depois preenchido com uma camada de sedimentos do fundo oceânico, recuperados do International Ocean Discovery Project, juntamente com uma camada de minerais moídos de uma rocha conhecida como peridotito, que é comum no manto superior, onde os diamantes se formam.

Depois, os investigadores usaram um pistão cilíndrico para comprimir a pequena cápsula e atingir as pressões das zonas de formação de diamantes, até seis gigapascal – semelhante à pressão de "um prédio inteiro sobre os nossos pés", observa Förster. Finalmente, a cápsula foi aquecida com eletricidade para atingir temperaturas de até 1.100 graus Celsius e depois deixada a fermentar entre 2 a 14 dias.

Quando a cozedura da cápsula terminou, os investigadores estudaram os resultados das reações químicas. Descobriram uma proporção elevada de potássio para sais de sódio, semelhante à encontrada nas inclusões de diamante, bem como a formação de um mineral rico em sódio conhecido como piroxena.

"Essencialmente, é esta formação de piroxena que absorve o sódio nesta zona de reação", explica Stachel. Essa mesma reação pode estar a acontecer no subsolo, permitindo que as inclusões de diamantes atinjam a sua química estranha.

O nascimento de uma gema

Munidos desta nova informação, os investigadores propõem agora um modelo alterado para a formação de muitos dos diamantes do planeta.

Quando uma placa tectónica é empurrada para as profundezas, começa a formar-se uma sopa de terra. Enquanto a argila dos sedimentos e os minerais da crosta são aquecidos, a água é libertada. A água é infundida com carbono dissolvido a partir de material orgânico no fundo do oceano, do próprio manto, ou carbonato de areias feitas de calcário e de restos de esqueletos de criaturas do oceano.

O novo componente agora proposto – a fusão de sedimentos oceânicos – também é adicionado à mistura. Este fluido infiltra-se depois no manto, fazendo reação com as rochas circundantes para produzir a solução salgada final, rica em carbono, da qual os diamantes se cristalizam lentamente.

Karen Smit, geóloga de diamantes no Instituto Gemológico da América (GIA na sigla em inglês), está entusiasmada com o novo trabalho, mas adverte que ainda existe muito para aprender sobre a forma como estas gemas se formam.

“Isto está a acontecer em zonas inacessíveis da Terra, e existem muitos fatores desconhecidos”, diz.

Karen Smit também enfatiza que nem todos os diamantes se formam da mesma maneira. Alguns diamantes parecem crescer nas profundezas, a centenas de quilómetros abaixo da superfície. Alguns até contêm elementos extra, como o boro, que transmitem cores brilhantes, como se pode observar no famoso tom azul-celeste do Diamante Hope.

“Todos os dias vemos coisas que não compreendemos”, diz Smit, salientando que o seu trabalho diário no GIA a coloca em contacto com centenas de diamantes. Ainda assim, a nova investigação é uma pista empolgante que se junta à nossa compreensão da formação de diamantes – e sublinha a importância, muitas vezes negligenciada, dessas pedras cintilantes.

“Os diamantes não são apenas bonitos”, afirma a geóloga. “Eles também nos dizem muito sobre a Terra.”

 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

Continuar a Ler