Diamante raro encontrado em MT revela pistas de como água pode chegar ao interior profundo da Terra

Um diamante raro encontrado em Juína (MT) pode ajudar cientistas a entender como a água é transportada para regiões profundas do interior da Terra. A descoberta foi feita por pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em parceria com cientistas de outras instituições brasileiras, e publicada em maio deste ano na revista científica Scientific Reports.

Preservado dentro da pedra, um composto hidratado formado por minerais de ferro apresentou sinais de transformações que podem ter ocorrido sob pressão e temperaturas extremas no manto terrestre. O estudo analisou um diamante superprofundo de Juína e identificou uma inclusão formada por goethita, hematita e magnetita.

Na prática, a pequena estrutura preservada dentro do diamante funciona como uma espécie de registro das transformações sofridas por minerais no interior do planeta e pode dar novas pistas sobre como compostos capazes de carregar água chegam ao manto profundo.

O diamante estudado, identificado como J1, foi coletado no Chapadão, em Juína (MT). A pedra tem cerca de 3 milímetros e, por meio de uma tomografia de alta resolução, os pesquisadores identificaram mais de 100 inclusões em seu interior.

Uma delas, com aproximadamente 35 micrômetros de diâmetro, tornou-se o foco da pesquisa por estar completamente encapsulada no diamante, sem ligação com fraturas ou contato com a superfície da pedra. A característica foi considerada importante para afastar a hipótese de que o material fosse resultado de uma contaminação externa.

Água presa em minerais

Apesar da descoberta, o estudo não aponta para a existência de rios ou oceanos escondidos nas profundezas da Terra. A água analisada pelos cientistas está relacionada a hidroxilas incorporadas à estrutura cristalina dos minerais.

Conforme a pesquisa, identificar minerais capazes de manter esses componentes em profundidades extremas é importante para entender como a água pode existir e circular no manto terrestre.

O desafio está justamente nas condições encontradas abaixo da superfície. Em regiões profundas do manto, as temperaturas podem ultrapassar 2 mil °C, cenário em que minerais hidratados, capazes de armazenar água ou grupos hidroxila ((-OH) é um grupo funcional formado por um átomo de oxigênio ligado a um de hidrogênio) em sua estrutura, tendem a se tornar instáveis.

No diamante de Juína, os cientistas identificaram uma inclusão de oxihidróxido de ferro ((FeO(OH)) é um composto químico essencial formado por ferro, oxigênio e hidrogênio).

As análises por fluorescência de raios X mostraram que o material é composto principalmente por ferro, que representa cerca de 96% dos elementos identificados, e níquel, com aproximadamente 4%. Pequenas quantidades de titânio, cromo e vanádio também foram detectadas.

Diamante de Juína guardou um registro do manto

A inclusão encontrada dentro do diamante reúne goethita, hematita e magnetita. Segundo o estudo, a presença dos três minerais em uma única estrutura é incomum em sistemas naturais, já que cada fase depende de condições físicas e químicas específicas.

O mapeamento por difração de raios X mostrou que a goethita e a hematita estão distribuídas pela inclusão, enquanto a magnetita aparece restrita a uma região central.

Como o material está completamente isolado dentro da pedra e não possui fraturas que o conectem à superfície, os pesquisadores consideram que a inclusão pode ter sido aprisionada pelo diamante durante um processo de transformação ocorrido no manto profundo.

A interpretação contraria uma explicação comum para a presença de goethita em diamantes. Por ser um mineral encontrado em solos e sedimentos, ela costuma ser considerada resultado de alterações ocorridas próximo à superfície ou da entrada de fluidos por rachaduras na pedra.

No caso do diamante J1, as imagens em micro e nanotomografia mostraram que a inclusão estava totalmente encapsulada. Para os autores do estudo, a combinação dos minerais e o isolamento do material sustentam a hipótese de uma origem ligada ao interior profundo da Terra.

Tecnologia brasileira revelou estrutura microscópica

As análises foram feitas no Sirius, um acelerador de partículas de última geração usado em pesquisas científicas, instalado no CNPEM, em Campinas (SP).

Os pesquisadores utilizaram a luz produzida pelo equipamento para investigar o interior do diamante em escalas microscópicas e nanométricas. As análises foram realizadas nas linhas de pesquisa Mogno, Ema e Carnaúba e permitiram mapear a pedra em três dimensões, além de identificar a composição e a estrutura do material preservado em seu interior.

A tomografia identificou mais de 100 inclusões no diamante. Já as análises em escala nanométrica permitiram observar uma estrutura de apenas 35 micrômetros e mapear diferenças na concentração de ferro dentro do material.

O diamante foi mantido sem polimento durante as análises para preservar a forma natural da pedra e todas as estruturas presentes em seu interior.

Da superfície ao manto profundo

A principal hipótese apresentada no estudo começa nas zonas de subducção, regiões onde uma placa tectônica mergulha sob outra e avança em direção ao interior do planeta.

De acordo com o modelo proposto pelos cientistas, a goethita presente na crosta ou na litosfera oceânica pode acompanhar uma placa fria durante esse movimento.

Por volta de 230 quilômetros de profundidade e sob pressão de aproximadamente 7 GPa, a α-FeOOH, forma da goethita encontrada em condições próximas à superfície, pode se transformar em ε-FeOOH, uma estrutura estável sob pressões mais elevadas.

À medida que a placa avança para regiões ainda mais profundas, esse composto pode começar a se decompor e formar óxidos de ferro, como hematita e magnetita. Durante o processo, água e oxigênio podem ser liberados nas rochas ao redor.

As características identificadas no diamante de Juína são semelhantes às observadas em experimentos de alta pressão e temperatura. Alguns desses testes reproduziram condições relacionadas a profundidades de aproximadamente 900 a 1.250 quilômetros.

Os autores, no entanto, destacam que a comparação ainda é uma hipótese. As condições utilizadas nos experimentos não reproduzem exatamente o comportamento natural do manto terrestre.

O que a descoberta pode revelar?

A descoberta reforça a hipótese de que o ciclo da água na Terra vai além dos oceanos, rios e da atmosfera e também envolve processos que ocorrem no interior profundo do planeta.

Segundo o estudo, a presença e a liberação de água nessas regiões podem alterar propriedades físicas e químicas do manto, incluindo a temperatura de fusão das rochas, a estabilidade dos minerais e o comportamento do material sob altas pressões.

A água e o oxigênio liberados durante a decomposição do oxihidróxido de ferro também podem ser incorporados à estrutura de outros minerais ou provocar reações químicas nas rochas próximas.

Para os pesquisadores, as transformações identificadas na inclusão preservada no diamante J1 podem representar um registro de que o mineral já havia liberado água no interior da Terra antes de ficar aprisionado na pedra.

O estudo teve como primeira autora a pesquisadora Carolina Camarda, que desenvolveu o trabalho durante o mestrado no CNPEM. A pesquisa reúne cientistas do Centro, da Universidade de Brasília (UnB), da Universidade Federal de Pelotas (UFPel) e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

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