Geólogos descobrem evidência da "Proto-Terra", de 4,5 bilhões de anos!

Geólogos encontram pedaços da Terra primitiva, intactos desde antes da colisão que formou a Lua.

Notícia

Por Jennifer Chu, Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Editado por Lisa Lock, revisado por Robert Egan

Traduzido e adaptado por Marco Centurion

Cientistas do MIT e de outras instituições descobriram remanescentes extremamente raros da "Proto-Terra", que se formou há cerca de 4,5 bilhões de anos, antes que uma colisão colossal alterasse irreversivelmente a composição do planeta primitivo e produzisse a Terra como a conhecemos hoje. Suas descobertas, relatadas recentemente na revista Nature Geosciences e que podem ser lidas aqui, ajudarão os cientistas a reconstituir os ingredientes primordiais iniciais que forjaram a Terra primitiva e também o resto do sistema solar.

Créditos da imagem: Pixabay/CC0 Domínio Público

Há bilhões de anos, o início do sistema solar era um disco giratório de gás e poeira que eventualmente se aglomerou e se acumulou para formar os primeiros meteoritos, que por sua vez se fundiram para formar um Proto-planeta, ou seja, os primórdios da Terra e seus planetas vizinhos.

Nesta fase mais antiga, a Terra era provavelmente rochosa e borbulhava com lava. Então, menos de 100 milhões de anos depois, um meteorito do tamanho de Marte colidiu com o planeta infantil em um evento singular de "gigantesco impacto" que revolucionou e derreteu completamente o interior do planeta, efetivamente redefinindo sua química. Acreditava-se que qualquer material original do qual a Proto-Terra era feita tinha sido completamente transformado.

Mas as descobertas da equipe do MIT sugerem o contrário. Os pesquisadores identificaram uma assinatura química em rochas antigas que é única em relação à maioria dos outros materiais encontrados na Terra hoje. A assinatura está na forma de um leve desequilíbrio nos isótopos de potássio descoberto em amostras de rochas muito antigas e muito profundas. A equipe determinou que o desequilíbrio de potássio não poderia ter sido produzido por quaisquer impactos grandes anteriores ou processos geológicos que ocorrem atualmente na Terra.

A explicação mais provável para a composição química das amostras é que elas devem ser material remanescente da Proto-Terra que de alguma forma permaneceu inalterado, mesmo que a maior parte do planeta primitivo tenha sido impactada e transformada.

"Esta é talvez a primeira evidência direta de que preservamos os materiais da Proto-Terra. Vemos um pedaço da Terra muito antigo, mesmo antes do impacto gigante. Isso é incrível porque esperaríamos que essa assinatura muito antiga fosse lentamente apagada através da evolução da Terra."

diz Nicole Nie, Professora Assistente de Desenvolvimento de Carreira Paul M. Cook de Ciências da Terra e Planetárias do MIT.

Entre os autores do estudo estão incluídos Da Wang da Universidade de Tecnologia de Chengdu, na China, Steven Shirey e Richard Carlson da Carnegie Institution for Science em Washington, Bradley Peters da ETH Zurich na Suíça, e James Day da Scripps Institution of Oceanography na Califórnia.

Uma anomalia curiosa

Em 2023, Nie e seus colegas analisaram muitos dos principais meteoritos que foram coletados em locais ao redor do mundo e cuidadosamente estudados. Antes de impactar a Terra, esses meteoritos provavelmente se formaram em várias épocas e locais ao longo do sistema solar e, portanto, representam as condições mutáveis do sistema solar ao longo do tempo. Quando os pesquisadores compararam as composições químicas dessas amostras de meteoritos com as da Terra, eles identificaram entre elas uma "anomalia isotópica de potássio".

Isótopos são versões ligeiramente diferentes de um elemento que têm o mesmo número de prótons, mas um número diferente de nêutrons. O elemento potássio pode existir em um de três isótopos naturalmente ocorrentes, com números de massa (prótons mais nêutrons) de 39, 40 e 41, respectivamente. Onde quer que o potássio tenha sido encontrado na Terra, ele existe em uma combinação característica de isótopos, com potássio-39 e potássio-41 sendo muito mais dominantes. O potássio-40 está presente, mas em uma porcentagem amplamente pequena em comparação.

Nie e seus colegas descobriram que os meteoritos que estudaram mostraram balanços de isótopos de potássio que eram diferentes da maioria dos materiais na Terra. Esta anomalia do potássio sugeriu que qualquer material que exiba uma anomalia semelhante provavelmente é anterior à composição atual da Terra. Em outras palavras, qualquer desequilíbrio de potássio seria um forte sinal de material da Proto-Terra, antes que o impacto gigante redefinisse a composição química do planeta.

"Naquele trabalho, descobrimos que diferentes meteoritos têm diferentes assinaturas isotópicas de potássio, e isso significa que o potássio pode ser usado como um traçador dos blocos de construção da Terra"

explica Nie.

A correlação entre ε40K e ε100Ru em meteoritos, Terra e Proto-Terra. (Créditos da imagem: Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01811-3)

'Construído de forma diferente'

No estudo atual, a equipe buscou sinais de anomalias de potássio não em meteoritos, mas dentro da Terra. Suas amostras incluem rochas, em forma de pó, da Groenlândia e do Canadá, onde são encontradas algumas das rochas preservadas mais antigas. Eles também analisaram depósitos de lava coletados no Havaí, onde os vulcões trouxeram à superfície alguns dos materiais mais antigos e profundos da Terra, provenientes do manto, a camada de rocha mais espessa do planeta, que separa a crosta do núcleo.

"Se essa assinatura de potássio estiver preservada, nós a procuraremos nos tempos antigos e nas Terras profundas"

disse Nie.

A equipe primeiro dissolveu as várias amostras em pó em um ácido, depois isolou cuidadosamente o potássio do resto da amostra e usou um espectrômetro de massa especial para medir a proporção de cada um dos três isótopos do potássio. Notavelmente, eles identificaram nas amostras uma assinatura isotópica diferente daquela encontrada na maioria dos materiais na Terra.

Especificamente, eles identificaram um déficit no isótopo potássio-40. Na maioria dos materiais na Terra, esse isótopo já representa uma fração insignificante em comparação com os outros dois isótopos do potássio. Mas os pesquisadores conseguiram discernir que suas amostras continham uma porcentagem ainda menor de potássio-40. Detectar esse minúsculo déficit é como avistar um único grão de areia marrom em um balde, em vez de uma concha cheia de areia amarela.

A equipe descobriu que, de fato, as amostras exibiram o déficit de potássio-40, mostrando que os materiais "foram construídos de forma diferente", diz Nie, em comparação com a maioria do que vemos na Terra hoje.

Mas as amostras poderiam ser remanescentes raros da Proto-Terra? Para responder a isso, os pesquisadores assumiram que esse poderia ser o caso. Eles argumentaram que, se a Proto-Terra fosse originalmente feita de tais materiais deficientes em potássio-40, então a maior parte desse material teria sofrido mudanças químicas, decorrentes do impacto gigante e de impactos subsequentes e menores de meteoritos, que, por fim, resultaram nos materiais com mais potássio-40 que vemos hoje.

A equipe usou dados composicionais de todos os meteoritos conhecidos e realizou simulações de como o déficit de potássio-40 das amostras mudaria após impactos por esses meteoritos e pelo impacto gigante. Eles também simularam processos geológicos que a Terra experimentou ao longo do tempo, como o aquecimento e a mistura do manto. No final, suas simulações produziram uma composição com uma fração ligeiramente maior de potássio-40 em comparação com as amostras do Canadá, Groenlândia e Havaí. Mais importante ainda, as composições simuladas corresponderam às da maioria dos materiais modernos.

O trabalho sugere que materiais com um déficit de potássio-40 são provavelmente material original remanescente da Proto-Terra.

Curiosamente, a assinatura das amost ras não é uma correspondência precisa com qualquer outro meteorito nas coleções dos geólogos. Embora os meteoritos do trabalho anterior da equipe tenham mostrado anomalias de potássio, elas não são exatamente o déficit observado nas amostras da Proto-Terra. Isso significa que quaisquer meteoritos e materiais que originalmente formaram a Proto-Terra ainda precisam ser descobertos.

"Os cientistas tentam entender a composição química original da Terra combinando as composições de diferentes grupos de meteoritos. Mas nosso estudo mostra que o inventário atual de meteoritos não está completo e há muito mais a aprender sobre de onde nosso planeta veio."

diz Nie.