Uma pesquisa publicada na Science Advances identificou sinais químicos compatíveis com a troca de materiais entre o núcleo e o manto terrestre ao longo de bilhões de anos. As simulações utilizaram inteligência artificial e mecânica quântica.
O núcleo metálico da Terra pode estar transferindo hidrogênio para o manto há bilhões de anos, segundo uma pesquisa publicada em 9 de outubro de 2026 na revista científica Science Advances. O estudo propõe que determinadas características químicas encontradas em rochas vulcânicas podem revelar uma troca de materiais entre as camadas mais profundas do planeta, possibilidade que mudaria a compreensão sobre a evolução de suas reservas internas de hidrogênio desde a formação da Terra.
A pesquisa, liderada por Yu Zhang, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, utilizou simulações de mecânica quântica aceleradas por aprendizado de máquina para examinar o comportamento dos isótopos de hidrogênio durante a solidificação do antigo oceano de magma terrestre.
Os resultados indicam que esse processo, por si só, não explica as concentrações excepcionalmente baixas de deutério detectadas em algumas rochas vulcânicas. Os pesquisadores consideram que uma possível explicação é a entrada de hidrogênio do núcleo nas regiões profundas do manto.
A hipótese não significa que uma fuga do centro da Terra tenha sido observada diretamente nem que exista água líquida escapando para a superfície.
Um desequilíbrio químico incomum em rochas vulcânicas
A pesquisa partiu de uma anomalia identificada em basaltos de algumas ilhas oceânicas, especialmente em lugares como a Islândia e a ilha de Baffin, no Ártico canadense.
Essas rochas se formam a partir de materiais fundidos do interior da Terra e podem preservar sinais químicos relacionados a processos geológicos muito antigos.
Em alguns desses basaltos, os cientistas detectaram proporções de deutério consideravelmente inferiores às habituais em outros materiais do manto.
O deutério é um isótopo estável do hidrogênio que contém um próton e um nêutron no núcleo, enquanto o hidrogênio mais abundante tem apenas um próton.
Embora ambos participem de processos químicos semelhantes, as diferenças de massa permitem utilizá-los para reconstituir a história de materiais e fluidos.
Os pesquisadores estudam especialmente a relação entre deutério e hidrogênio leve, conhecida como D/H, pois ela pode revelar processos de separação, mistura e troca entre diferentes reservatórios terrestres.
A questão central era entender por que algumas rochas vulcânicas apresentam um sinal isotópico tão diferente do restante do manto e se essa característica poderia ter surgido durante a formação do planeta.
O antigo oceano de magma não explicaria as anomalias
Há aproximadamente 4.500 milhões de anos, nas primeiras etapas da formação da Terra, o planeta passou por temperaturas extremas, que favoreceram a existência de grandes quantidades de rocha fundida.
Nesse período, os materiais mais densos, especialmente os metais ricos em ferro, concentraram-se gradualmente no interior e deram origem ao núcleo terrestre.
Os materiais rochosos menos densos ficaram distribuídos principalmente pelo manto.
Com o resfriamento do planeta, o oceano de magma começou a cristalizar e a formar minerais capazes de incorporar diferentes quantidades de hidrogênio.
Uma das explicações propostas para as anomalias atuais era que esse processo poderia ter separado os isótopos de hidrogênio de maneira desigual, deixando determinadas regiões profundas com uma proporção especialmente baixa de deutério.
Para avaliar essa possibilidade, a equipe científica simulou o comportamento isotópico durante a cristalização de minerais como bridgmanita, ringwoodita e wadsleyita, importantes para compreender as condições do interior da Terra.
Os cálculos mostraram que as diferenças na incorporação de deutério entre os minerais e o material fundido eram relativamente pequenas.
Assim, a solidificação do antigo oceano de magma teria produzido um manto primitivo com uma distribuição bastante uniforme dos isótopos de hidrogênio.
Esse resultado enfraquece a hipótese de que as anomalias extremas observadas atualmente tenham se originado apenas durante a cristalização inicial do planeta.
O núcleo terrestre surge como possível fonte de hidrogênio
A explicação alternativa analisada pelos pesquisadores considera que o núcleo pode ter retido uma quantidade significativa de hidrogênio leve desde as primeiras etapas da formação da Terra.
Durante a diferenciação do planeta, quando os materiais metálicos se separaram dos silicatos, parte do hidrogênio pode ter sido incorporada ao núcleo rico em ferro.
Pesquisas anteriores sugeriram que esse processo favoreceu o acúmulo de hidrogênio relativamente pobre em deutério no núcleo.
Se uma parte desse material conseguiu atravessar posteriormente o limite entre o núcleo e o manto, pode ter alterado a composição isotópica de determinadas regiões profundas.
A fronteira entre as duas camadas fica a aproximadamente 2.900 quilômetros abaixo da superfície.
Nessa região, o núcleo externo é composto principalmente por uma liga metálica líquida, enquanto o manto inferior é formado por materiais rochosos submetidos a pressões e temperaturas extraordinárias.
O novo estudo propõe que a troca de componentes voláteis pode ter ocorrido durante uma parte prolongada da história geológica do planeta.
No entanto, ainda não se sabe exatamente quais mecanismos físicos e químicos permitiriam transportar seletivamente esses materiais através da fronteira entre os dois reservatórios.
O hélio-3 oferece outra pista sobre o interior profundo
A hipótese de troca entre núcleo e manto também encontra respaldo indireto no comportamento de outros elementos presentes em rochas vulcânicas.
Um deles é o hélio, particularmente a relação entre os isótopos hélio-3 e hélio-4.
O hélio-3 é um isótopo primordial que pode preservar informações relacionadas a materiais presentes desde as primeiras etapas da formação da Terra.
Já o hélio-4 é gerado principalmente por processos de decaimento radioativo no interior do planeta.
Algumas rochas vulcânicas apresentam relações hélio-3/hélio-4 excepcionalmente elevadas, característica usada para investigar a existência de reservatórios profundos que preservaram materiais antigos.
Os pesquisadores observaram que esses sinais são compatíveis com a presença de componentes provenientes do núcleo em determinadas regiões do manto.
Outros estudos também identificaram anomalias isotópicas de elementos como o tungstênio, usadas para investigar possíveis trocas entre o núcleo e as camadas rochosas.
A combinação desses indicadores reforça a interpretação de que certos materiais vulcânicos podem conter sinais de processos ocorridos a enormes profundidades.
No entanto, nenhuma dessas evidências demonstra, por si só, que o núcleo esteja liberando hidrogênio atualmente.
A inteligência artificial permitiu simular condições extremas
Um dos aspectos tecnológicos mais relevantes do trabalho foi a combinação de cálculos de mecânica quântica com ferramentas de aprendizado de máquina.
Estudar diretamente o comportamento dos materiais a milhares de quilômetros de profundidade é extremamente difícil, devido às pressões e temperaturas do interior da Terra.
Simulações baseadas em princípios físicos permitem investigar as interações entre átomos e avaliar como diferentes substâncias poderiam se comportar nessas condições.
Neste caso, os pesquisadores utilizaram técnicas de dinâmica molecular que incorporam efeitos quânticos nucleares, aceleradas por meio do aprendizado de máquina.
Essas ferramentas permitiram estimar como os isótopos de hidrogênio se distribuem entre minerais e materiais fundidos durante a cristalização do oceano de magma.
Em seguida, os resultados foram incorporados a um modelo de evolução do manto primitivo para avaliar se poderiam reproduzir as características isotópicas observadas nas rochas atuais.
O resultado foi consistente nas diferentes condições consideradas nos modelos: a cristalização gerava variações pequenas demais para explicar as anomalias mais acentuadas.
Assim, a pesquisa demonstra o potencial de ferramentas computacionais avançadas para examinar processos geológicos que não podem ser observados diretamente.
Ainda assim, os resultados continuam dependendo das hipóteses físicas, das condições iniciais e das aproximações incorporadas aos modelos.
Isso significa que a Terra está perdendo água do núcleo?
Embora o trabalho científico fale em transferência de água a partir do núcleo, há uma diferença importante entre o transporte de hidrogênio e a saída de água líquida.
Nas condições extremas do interior da Terra, o hidrogênio pode estar incorporado a materiais metálicos, minerais ou outras estruturas químicas.
Portanto, a hipótese não descreve rios subterrâneos nem reservatórios de água líquida escapando do centro do planeta.
O que ela propõe é a possível transferência de componentes ricos em hidrogênio do núcleo para o manto, capazes de modificar a composição química e isotópica de determinadas rochas.
O estudo também não quantifica quanto hidrogênio teria atravessado essa fronteira ao longo da história da Terra nem estabelece uma taxa atual de transferência.
Essas limitações são fundamentais para interpretar o verdadeiro alcance da descoberta.
A pesquisa publicada em Science Advances apresenta evidências teóricas que favorecem uma explicação em relação a outras, mas ainda não constitui uma comprovação direta da troca proposta.
Uma descoberta que pode mudar a história da água na Terra
Compreender onde o hidrogênio está e como se distribuiu durante a formação da Terra é fundamental para reconstituir a origem e a evolução da água no planeta.
Durante décadas, boa parte das pesquisas se concentrou em determinar quais materiais levaram água à Terra primitiva e quanto hidrogênio pode ter ficado armazenado em suas regiões internas.
O novo estudo acrescenta outra pergunta: se o núcleo funciona como um reservatório de hidrogênio desde a formação da Terra, que proporção desse material pode ter retornado posteriormente ao manto?
Responder a essa questão permitiria compreender melhor a relação entre a evolução química do interior da Terra, os processos vulcânicos e a composição das rochas que chegam à superfície.
Isso também ajudaria a determinar até que ponto o núcleo e o manto permaneceram isolados ou trocaram elementos ao longo de bilhões de anos.
Para avançar, serão necessárias novas pesquisas experimentais, análises isotópicas e modelos capazes de identificar os mecanismos responsáveis pelo possível transporte de materiais.
A principal conclusão é que o núcleo da Terra pode ser quimicamente menos isolado do que se supunha. As rochas vulcânicas oferecem pistas dessa troca, mas comprovar como ela ocorre e quanto hidrogênio foi transferido continua sendo um dos desafios em aberto da geociência.
