O mistério do chumbo desaparecido no interior da Terra

O chumbo está no centro de um dos mistérios mais estranhos da Terra: uma grande parte dele simplesmente sumiu. Não é que tenha sido “perdido” - ele está ausente de um jeito que vem intrigando cientistas há décadas.

Mais do que um metal pesado, o chumbo funciona como um marcador de tempo do planeta. Ao analisar diferentes formas de chumbo, pesquisadores conseguem estimar a idade de rochas e reconstruir como a Terra se formou há milhares de milhões de anos.

Essas pistas ajudam a montar a história do planeta desde os seus primeiros momentos. Só que, quando se colocam lado a lado as rochas terrestres e meteoritos antigos, algo não fecha.

Em rochas da superfície há chumbo “jovem” demais e, ao mesmo tempo, falta o tipo original que deveria ter existido desde o início.

Na prática, isso faz a Terra parecer mais jovem do que realmente é - o que obviamente não faz sentido. Então, para onde foi o chumbo em falta?

A resposta pode estar muito abaixo de onde podemos observar, num local a que nenhum ser humano jamais chegou.

Como o chumbo se comporta sob pressão

Pesquisadores da Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore), na Asian School of the Environment (ASE), passaram a apontar para uma explicação diferente.

O estudo propõe que a Terra não “perdeu” chumbo. Em vez disso, ele teria ficado escondido em grande profundidade.

A equipa, liderada pelo Professor Simon Redfern e pela Dr. Liu Siyu, investigou como o chumbo reage sob pressões extremas - as mesmas condições esmagadoras existentes no manto, a camada espessa entre a crosta e o núcleo.

Ao contrário do que muitos supunham (que o chumbo teria migrado para o núcleo), ele pode ter-se ligado ao enxofre e assentado no manto logo no início da história do planeta. E ali poderia ter permanecido aprisionado por milhares de milhões de anos.

Por que o chumbo é tão importante

O chumbo aparece em várias formas, chamadas isótopos. Três delas surgem ao longo do tempo por decaimento radioativo. Urânio e tório degradam-se lentamente e acabam por gerar chumbo, funcionando como um relógio natural.

A quarta forma, o chumbo-204, é diferente: ele existe desde a formação inicial da Terra e não é produto de decaimento. Por isso, é um indicador essencial de material muito antigo.

Ao comparar essas formas, cientistas conseguem estimar idades. Uma rocha com mais chumbo produzido por decaimento tende a ser mais jovem; uma rocha com mais chumbo original tende a ser mais antiga.

O problema é que as rochas da superfície da Terra não exibem chumbo original suficiente. Parece que ele está em falta - e essa lacuna sempre foi difícil de justificar.

Preso em minerais que não conseguimos observar

A equipa concentrou-se no sulfeto de chumbo, um composto que se forma quando o chumbo se liga ao enxofre. Como o chumbo tem naturalmente afinidade com o enxofre, essa era uma hipótese forte.

Com simulações computacionais avançadas, os especialistas observaram que o sulfeto de chumbo fica extremamente estável sob alta pressão. Ele pode permanecer sólido mesmo a temperaturas que chegam a cerca de 4.980 °C, mais quentes do que as condições em grande parte do manto.

Isso significa que chumbo antigo poderia ter ficado retido, em forma sólida, no subsolo profundo - isolado dos processos que moldam as rochas da superfície. Assim, explica-se por que ele não aparece onde os cientistas esperavam encontrá-lo.

Novos minerais escondidos no manto

As simulações também indicaram outro ponto: a equipa previu dois novos tipos de compostos de chumbo com enxofre, PbS₂ e PbS₃.

Esses minerais provavelmente surgem em regiões do manto com maior teor de enxofre. Um deles mantém-se sólido nas condições do manto superior. O outro derrete com mais facilidade.

Quando o composto mais “macio” funde, ele pode deslocar-se para cima. Durante a subida, pode transportar pequenas quantidades de chumbo antigo. Isso ajudaria a entender por que, às vezes, aparece chumbo muito antigo em rochas vulcânicas.

Não é que o chumbo tenha desaparecido: ele apenas escapa lentamente ao longo do tempo.

Uma viagem virtual ao interior da Terra

Como ninguém consegue descer milhares de quilómetros abaixo da superfície para verificar isso diretamente, os pesquisadores recorreram a modelos computacionais potentes.

Eles utilizaram programas capazes de prever como os átomos se organizam em condições extremas. Ao inserir temperaturas e pressões adequadas, recriaram virtualmente o ambiente nas profundezas do planeta.

Os resultados indicaram que esses minerais de chumbo e enxofre são estáveis o suficiente para persistirem por milhares de milhões de anos. Eles suportam calor e pressão e continuam presos no lugar.

Com isso, ganha força a hipótese de que o chumbo em falta esteve todo esse tempo sentado, silenciosamente, no manto.

Implicações para a Terra e para além

A descoberta altera a forma como cientistas encaram a química do planeta. Ela sugere que o enxofre tem um papel maior do que se imaginava no armazenamento de metais em profundidade.

Também ajuda a dar sentido a padrões incomuns observados em rochas vulcânicas. Aqueles vestígios de chumbo antigo passam a ter uma origem plausível.

Além da Terra, o trabalho abre caminho para compreender outros planetas rochosos. Se o enxofre consegue aprisionar metais como o chumbo aqui, pode fazer o mesmo em mundos como Marte.

Isso pode mudar a forma como se estuda a formação planetária no Sistema Solar.

O próximo passo, em laboratório

O trabalho ainda não terminou. A equipa pretende reproduzir em laboratório condições semelhantes às do manto para testar as previsões.

Os pesquisadores vão recorrer a equipamentos de alta pressão para observar se esses minerais se formam como os modelos indicam.

Eles também vão analisar amostras de rochas trazidas à superfície por atividade vulcânica, procurando sinais no mundo real desses compostos escondidos.

O mistério do chumbo em falta pode estar, finalmente, perto de uma resposta. E, como muitas vezes acontece na ciência, resolver um enigma já aponta para outros, à espera abaixo da superfície.

O estudo completo foi publicado na revista Nature Communications.