O mistério do chumbo desaparecido da Terra pode estar escondido no manto

O chumbo está no centro de um dos mistérios mais estranhos do planeta. Uma parte considerável parece ter desaparecido. Não se trata de uma simples falha de localização: é uma ausência que tem intrigado a comunidade científica há décadas.

Mais do que um metal pesado, o chumbo funciona como um cronómetro natural da Terra. Ao analisar diferentes formas de chumbo, os cientistas conseguem estimar a idade das rochas e reconstruir como o planeta se formou há milhares de milhões de anos.

Estas pistas ajudam a compor a narrativa da Terra desde os seus primórdios. No entanto, quando se comparam rochas terrestres com meteoritos muito antigos, há algo que não bate certo.

Nas rochas à superfície surge demasiado chumbo “jovem” e falta uma quantidade do chumbo original que deveria existir desde o início.

O resultado é enganador: a Terra parece mais nova do que realmente é, o que não faz sentido. Então, para onde foi o chumbo em falta?

A explicação poderá estar muito abaixo da crosta, num domínio onde nenhum ser humano alguma vez chegou.

Como o chumbo se comporta sob pressão

Investigadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura (NTU Singapura), da Escola Asiática do Ambiente (ASE), começaram a apontar para uma nova hipótese.

De acordo com o estudo, a Terra não perdeu chumbo. Em vez disso, terá “escondido” esse elemento em profundidade.

A equipa, liderada pelo professor Simon Redfern e pela Dra. Liu Siyu, analisou a forma como o chumbo reage sob pressões extremas - condições esmagadoras idênticas às existentes no manto terrestre, a espessa camada situada entre a crosta e o núcleo.

Ao contrário do que muitos defendiam, o chumbo poderá não ter migrado para o núcleo. Em fases iniciais da história do planeta, poderá ter-se ligado ao enxofre e assentado no manto, permanecendo aí retido durante milhares de milhões de anos.

Porque é que o chumbo é tão importante

O chumbo existe sob várias formas, chamadas isótopos. Três delas formam-se gradualmente através de decaimento radioactivo. O urânio e o tório degradam-se lentamente e transformam-se em chumbo, funcionando como um relógio natural.

A quarta forma, o chumbo-204, é diferente: existe desde a formação da Terra e não resulta de decaimento. Por isso, é um marcador crucial de material verdadeiramente antigo.

Ao comparar estas formas, os cientistas estimam idades de rochas. Uma rocha com mais chumbo produzido por decaimento tende a parecer mais jovem; uma rocha com maior proporção de chumbo original indica maior antiguidade.

O problema é que as rochas à superfície não exibem o suficiente desse chumbo original. Ele parece estar em falta - um desfasamento difícil de justificar.

Preso em minerais que não conseguimos observar

A equipa centrou-se no sulfureto de chumbo, um composto que se forma quando o chumbo se liga ao enxofre. Como o chumbo tem tendência natural para se associar ao enxofre, esta era uma hipótese particularmente plausível.

Com simulações computacionais avançadas, os especialistas concluíram que o sulfureto de chumbo se torna extremamente estável sob elevada pressão. Pode manter-se sólido mesmo a temperaturas que chegam a cerca de 4 980 °C, mais quentes do que as condições em grande parte do manto.

Isto sugere que o chumbo antigo poderá ter ficado aprisionado, em forma sólida, nas profundezas, isolado dos processos que moldam as rochas superficiais. Assim se explicaria porque não aparece onde os cientistas esperavam encontrá-lo.

Novos minerais escondidos no manto

As simulações indicaram ainda outro ponto importante. A equipa previu dois novos tipos de compostos de chumbo e enxofre: PbS₂ e PbS₃.

É provável que estes minerais se formem em zonas do manto com maior abundância de enxofre. Um deles mantém-se sólido em condições típicas do manto superior. O outro derrete com mais facilidade.

Quando o composto mais “macio” funde, pode deslocar-se para cima. Durante essa ascensão, poderá transportar pequenas quantidades de chumbo antigo. Isto ajuda a perceber porque é que, por vezes, aparece chumbo muito antigo em rochas vulcânicas.

Não é que o chumbo tenha desaparecido: vai apenas escapando lentamente ao longo do tempo.

Uma viagem virtual ao interior da Terra

Como ninguém consegue descer milhares de quilómetros abaixo da superfície para confirmar isto directamente, os investigadores recorreram a modelos computacionais de grande capacidade.

Utilizaram programas que estimam como os átomos se organizam sob condições extremas. Ao introduzirem as pressões e temperaturas adequadas, recriaram um cenário semelhante ao do interior profundo do planeta.

Os resultados mostraram que estes minerais de chumbo-enxofre têm estabilidade suficiente para resistir durante milhares de milhões de anos. Suportam calor e pressão, mantendo-se retidos.

Isto reforça a ideia de que o chumbo em falta poderá ter estado, silenciosamente, no manto desde sempre.

Implicações para a Terra e para lá dela

Esta conclusão altera a forma como se interpreta a química da Terra. Sugere que o enxofre tem um papel mais relevante do que se pensava no armazenamento de metais em profundidade.

Também ajuda a esclarecer padrões estranhos observados em rochas vulcânicas. Esses vestígios de chumbo antigo passam a ter uma origem mais coerente.

Para além da Terra, o estudo abre caminho para compreender melhor outros planetas rochosos. Se o enxofre consegue aprisionar metais como o chumbo aqui, poderá fazer o mesmo em planetas como Marte.

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

O próximo passo, em laboratório

O trabalho ainda não termina aqui. A equipa planeia reproduzir, em laboratório, condições semelhantes às do manto para testar as previsões.

Os investigadores vão recorrer a equipamento de alta pressão para verificar se estes minerais se formam como as simulações indicam.

Também irão analisar amostras de rocha trazidas à superfície por actividade vulcânica, à procura de sinais reais destes compostos ocultos.

O estudo completo foi publicado na revista Comunicações da Natureza.