Cientistas detectaram uma quantidade surpreendente de uma versão rara de gás hélio, chamada hélio-3, em rochas vulcânicas na Ilha Baffin, no Canadá, apoiando a teoria de que o gás nobre está vazando do núcleo da Terra, e está acontecendo há milênios.

A equipe de pesquisa também detectou hélio-4 nas rochas.

Embora o hélio-4 seja comum na Terra, o hélio-3 é mais facilmente encontrado em outras partes do cosmos, por isso os cientistas ficaram surpresos ao detectar uma quantidade maior deste elemento do que havia sido registrada anteriormente em rochas da Ilha Baffin.

Um estudo que descreve a descoberta publicado recentemente na revista Nature.

“No nível mais básico, há pouco 3He (hélio-3) no universo em comparação com 4He (hélio-4)”, disse o principal autor do estudo, Forrest Horton, cientista associado do Departamento de Geologia e Geofísica de Woods Hole, uma Instituição Oceanográfica.

“O hélio 3 é raro na Terra porque não foi produzido ou adicionado ao planeta em quantidades significativas e é perdido no espaço”, acrescentou Horton.

“À medida que a parte rochosa da Terra se agita e forma convecção como água quente em um fogão, o material sobe, esfria e afunda. Durante a fase de resfriamento, o hélio é perdido para a atmosfera e depois para o espaço”.

A detecção de elementos que vazam do núcleo da Terra pode ajudar os cientistas a desvendar como o nosso planeta se formou e evoluiu ao longo do tempo, e as novas descobertas fornecem evidências que reforçam uma hipótese existente sobre como o nosso planeta surgiu.

Um tesouro científico

A Ilha Baffin, localizada no território de Nunavut, é a maior do Canadá. É também a quinta maior ilha do mundo.

Solveigh Lass-Evans detectou pela primeira vez uma alta proporção de hélio-3 e hélio-4 nas rochas vulcânicas da Ilha Baffin como parte de seus estudos de doutorado sob a supervisão do cientista da Universidade de Edimburgo, Finlay Stuart.

Suas descobertas foram publicadas na Nature em 2003.

A composição de um planeta é um reflexo dos elementos que o formaram, e pesquisas anteriores descobriram que vestígios de hélio-3 vazando do núcleo da Terra apoiam a teoria popular de que nosso planeta se originou em uma nebulosa solar — uma nuvem de gás e poeira que provavelmente entrou em colapso devido à onda de choque de uma supernova próxima — que continha o elemento.

Horton e os seus colegas deram um passo em frente quando realizaram pesquisas na Ilha Baffin em 2018, estudando a lava que irrompeu há milhões de anos, quando a Gronelândia e a América do Norte se separaram, abrindo caminho para um novo fundo do mar.

Eles queriam investigar rochas que pudessem conter informações sobre o conteúdo contido no núcleo e no manto da Terra, a camada mais sólida do interior da Terra localizada abaixo de sua superfície.

Os investigadores viajaram de helicóptero para chegar à paisagem remota e sobrenatural da ilha, onde fluxos de lava formaram penhascos imponentes, icebergs gigantescos flutuam e ursos polares espreitam a costa.

Organizações locais, como a Associação Inuit Qikiqtani e o Instituto de Pesquisa Nunavut, forneceram aos pesquisadores acesso, aconselhamento e proteção contra ursos, disse Horton.

“Esta área da Ilha Baffin tem especial importância como terra sagrada para as comunidades locais e como janela científica para as profundezas da Terra”, disse ele.

As rochas do Ártico que Horton e a sua equipa investigaram revelaram medições surpreendentemente mais elevadas de hélio-3 e hélio-4 do que as registadas em pesquisas anteriores, e as medições variaram entre as amostras recolhidas.

“Muitas das lavas estão cheias de olivina verde brilhante (também conhecida como pedra preciosa peridoto), então quebrar pedaços frescos com um martelo de pedra era tão emocionante quanto quebrar geodos quando criança: cada rocha era um tesouro desconhecido”, disse Horton. “E que tesouros científicos eles revelaram ser!”

Existe apenas um átomo de hélio-3 para cada milhão de átomos de hélio-4, explica Horton. A equipe mediu cerca de 10 milhões de átomos de hélio-3 por grama de cristais de olivina.

“Nossas medições elevadas de 3He/4He implicam que os gases, presumivelmente herdados da nebulosa solar durante a formação do sistema solar, estão melhor preservados na Terra do que se pensava anteriormente”, disse ele.

Acompanhe a história da Terra através do seu núcleo

Mas como o hélio-3 chegou às rochas?

A resposta poderia remontar ao Big Bang, que, ao criar o universo, também liberou uma grande quantidade de hidrogênio e hélio. Com o tempo, esses elementos foram incorporados na formação das galáxias.

Os cientistas acreditam que o nosso sistema solar se formou há 4,5 mil milhões de anos no interior de uma nebulosa solar. Quando a nuvem de poeira entrou em colapso em uma supernova, o material resultante formou um disco giratório que eventualmente deu origem ao nosso Sol e aos planetas, segundo a NASA.

O hélio herdado da nebulosa solar provavelmente ficou preso no núcleo da Terra quando o planeta se formou, transformando o núcleo num reservatório de gases nobres. À medida que o hélio-3 vazou do núcleo, ele subiu à superfície através do manto na forma de colunas de magma que eventualmente eclodiram na Ilha Baffin.

“Durante a erupção, a grande maioria dos gases do magma escapou para a atmosfera”, explicou Horton. “Apenas os cristais de olivina que cresceram antes da erupção capturaram e preservaram o hélio das profundezas da Terra.”

A nova investigação apoia a ideia de que o hélio-3 está vazando do núcleo da Terra e já o faz há algum tempo, mas os investigadores não têm a certeza de quando este processo começou.

“As lavas têm cerca de 60 milhões de anos e a ascensão da pluma do manto levou talvez dezenas de milhões de anos”, explica Horton. “Portanto, o hélio que medimos nestas rochas teria escapado do núcleo há talvez 100 milhões de anos ou possivelmente muito antes.”

Os vazamentos de hélio do núcleo da Terra não afetam nosso planeta nem têm implicações negativas, disse ele. O gás nobre não reage quimicamente com a matéria, portanto não terá impacto na humanidade ou no meio ambiente.

Em seguida, a equipa de investigação quer descobrir se o núcleo é um depósito de outros elementos leves, o que poderia explicar porque é que o núcleo exterior da Terra é menos denso do que o esperado.

“O núcleo é um importante repositório de elementos como carbono e hidrogênio, tão importantes para a habitabilidade planetária? Em caso afirmativo, os fluxos desses elementos do núcleo ao longo da história (da Terra) influenciaram a evolução planetária? Estou animado para investigar as ligações entre o hélio e outros elementos leves”, diz Horton.

“Talvez o hélio possa ser usado para rastrear outros elementos através da fronteira núcleo-manto.”