Um diamante de 3 mm, irregular e encontrado em Juína (MT), guardava uma pista microscópica sobre o caminho da água até o interior profundo da Terra. Pesquisadores brasileiros identificaram dentro da pedra a goethita, mineral que incorpora moléculas de água à própria estrutura e pode levá-las por centenas de quilômetros abaixo da superfície.
Segundo o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), o achado não indica a existência de rios ou oceanos subterrâneos. A água fica presa à estrutura cristalina do mineral, na forma de hidroxilas. O estudo aponta que esse material pode viajar com placas tectônicas que afundam no manto e liberar água em regiões muito profundas. Essa liberação altera o ponto de fusão das rochas e pode favorecer a formação de magma.
A pesquisa foi publicada na revista Scientific Reports e reuniu cientistas do CNPEM, da Universidade de Brasília (UnB), da Universidade Federal de Pelotas (UFPel) e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). O trabalho partiu da dissertação de mestrado da geóloga Carolina Camarda.
Diamante de 3 mm guardava inclusão isolada do exterior
A pedra analisada mede 3 mm de comprimento, 2 mm de largura e 1 mm de espessura. Ela pertence a um grupo de diamantes superprofundos doados por uma cooperativa de garimpeiros da região de Chapadão, em Juína, aos pesquisadores Fernanda Gervasoni e Tiago Jalowitzki, em 2018.
Esses diamantes se formam a mais de 300 km de profundidade. A maioria dos diamantes, porém, nasce a cerca de 150 km abaixo da superfície. Depois, o magma produzido no interior do planeta os transporta para cima durante erupções vulcânicas.
A aparência irregular e os pequenos fragmentos escuros presos no interior reduzem o valor dessas pedras para a joalheria. Para a ciência, ocorre o contrário. As impurezas preservam minerais e sinais das pressões e temperaturas enfrentadas durante a formação do diamante.
No acelerador de partículas Sirius, em Campinas (SP), os pesquisadores usaram feixes de raios X para examinar a pedra sem cortá-la. Uma microtomografia de alta resolução mapeou mais de cem inclusões minerais. Uma delas, com cerca de 35 micrômetros, chamou a atenção por conter ferro e aparentar ser um mineral hidratado.
A inclusão media apenas 0,035 mm.
As imagens mostraram que ela estava totalmente fechada dentro do diamante, sem fraturas que a ligassem ao ambiente externo. Essa constatação foi decisiva. Em estudos com diamantes, minerais de ferro hidratados costumavam ser tratados como contaminação provocada pelo contato com o ar ou com a água da superfície.
Novos exames identificaram goethita, hematita e magnetita no mesmo ponto. A combinação não é compatível com as condições encontradas na superfície. Para os autores, ela registra transformações sofridas pelo mineral sob pressão e temperatura extremas.
Mineral pode cruzar a fronteira do manto inferior
A goethita é comum no solo e no leito dos oceanos. Ela surge quando minerais ricos em ferro entram em contato com a água e armazena parte dessas moléculas em sua estrutura.
Durante a subducção, uma placa oceânica mergulha sob outra placa tectônica e segue em direção ao manto. A previsão mais aceita era que a goethita perderia água logo no começo dessa descida, quando a temperatura ultrapassasse 200 °C. Experimentos recentes, porém, indicaram que o mineral pode resistir a condições muito mais severas quando protegido em partes frias da placa.
O diamante reforçou essa possibilidade com uma amostra natural. A equipe propõe que a goethita consiga ultrapassar 400 km de profundidade antes de se transformar e liberar água. O processo pode alcançar o manto inferior, que começa a 660 km da superfície e se estende até 2.900 km.
Testes citados pelos pesquisadores reproduziram pressões e temperaturas encontradas entre 900 km e 1.250 km de profundidade. Ainda há debate sobre quanto o mineral suporta e em que ponto ocorre a liberação da água. O estudo fornece uma evidência preservada pela própria Terra, mas não fecha essa discussão.
Outra inclusão reforçou a origem superprofunda da pedra. Os cientistas detectaram ferropericlásio, mineral abundante no manto inferior. A composição levou os autores a estimar que o diamante se formou entre 300 km e 1.000 km abaixo da superfície.
Pesquisa foi feita no Brasil com equipamentos nacionais
O trabalho usou três linhas de luz do Sirius: Mogno, Carnaúba e Ema. A primeira mapeou as inclusões em três dimensões; as outras permitiram determinar a composição química e a estrutura dos minerais.
Segundo Fernanda Gervasoni, esta foi a primeira pesquisa sobre os diamantes superprofundos de Juína feita integralmente por uma equipe brasileira e com instrumentos nacionais. O estudo também foi o primeiro a analisar uma pedra desse tipo com técnicas de luz síncrotron do começo ao fim.
O achado amplia as pistas sobre o ciclo profundo da água, bem menos conhecido do que a circulação entre oceanos, atmosfera e continentes. Pequenas quantidades de água incorporadas em minerais podem alterar como as rochas se deformam, derretem e produzem magma em grandes profundidades.
O diamante de 3 mm não revela um reservatório subterrâneo. Ele mostra uma possível rota.