Berílio-10, um isótopo radioativo raro produzido por raios cósmicos na atmosfera, fornece insights valiosos sobre a história geológica da Terra. Uma equipe de pesquisa do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), em colaboração com a TUD Dresden University of Technology e a Australian National University (ANU), descobriu um acúmulo inesperado desse isótopo em amostras retiradas do leito marinho do Pacífico.

Tal anomalia pode ser atribuída a mudanças nas correntes oceânicas ou eventos astrofísicos que ocorreram há aproximadamente 10 milhões de anos. As descobertas têm o potencial de servir como um marcador de tempo global, representando um avanço promissor na datação de arquivos geológicos abrangendo milhões de anos.

A equipe apresenta seus resultados na revista Nature Communications .

Radionuclídeos são tipos de núcleos atômicos (isótopos) que decaem em outros elementos ao longo do tempo. Eles são usados para datar amostras arqueológicas e geológicas, sendo a datação por radiocarbono um dos métodos mais conhecidos. Em princípio, a datação por radiocarbono é baseada no fato de que organismos vivos absorvem continuamente o isótopo radioativo carbono-14 ( 14 C) durante sua vida.

Uma vez que um organismo morre, a absorção cessa, e o conteúdo de 14 C começa a diminuir através da decadência radioativa com uma meia-vida de aproximadamente 5.700 anos. Ao comparar a proporção de 14 C instável para carbono-12 estável ( 12 C), os pesquisadores podem determinar a data da morte do organismo.

Descobertas arqueológicas, como ossos ou restos de madeira, podem ser datadas com bastante precisão dessa forma. "No entanto, o método de radiocarbono é limitado a datar amostras com no máximo 50.000 anos de idade", explica o físico do HZDR, Dr. Dominik Koll.

"Para datar amostras mais antigas, precisamos usar outros isótopos, como o berílio-10 cosmogênico ( 10 Be)." Esse isótopo é criado quando os raios cósmicos interagem com oxigênio e nitrogênio na atmosfera superior. Ele chega à Terra por meio da precipitação e pode se acumular no fundo do mar. Com uma meia-vida de 1,4 milhão de anos, o 10 Be decai em boro, permitindo uma datação geológica que pode se estender por mais de 10 milhões de anos.

Há algum tempo, o grupo de pesquisa de Koll examinou amostras geológicas únicas recuperadas do Oceano Pacífico a uma profundidade de vários quilômetros. As amostras consistiam em crostas de ferromanganês, compostas principalmente de ferro e manganês, que se formaram lentamente, mas de forma constante, ao longo de milhões de anos.

Para datar as amostras, a equipe analisou o conteúdo de 10 Be usando um método altamente sensível — Espectrometria de Massa de Acelerador (AMS) no HZDR. Neste processo, a amostra é quimicamente purificada antes de passar por análise de isótopos traços. Átomos individuais da amostra são acelerados por alta voltagem, desviados por ímãs e então registrados por detectores especializados.

Este método permite a identificação precisa do 10 Be, distinguindo-o de outros isótopos de berílio, bem como de moléculas e isótopos com a mesma massa, como o boro-10.

Quando o grupo de pesquisa avaliou os dados coletados, eles tiveram uma surpresa. "Por volta de 10 milhões de anos, encontramos quase o dobro de 10 Be do que havíamos previsto", relata Koll.

"Nós tropeçamos em uma anomalia até então desconhecida." Para eliminar qualquer possibilidade de contaminação, os especialistas analisaram amostras adicionais do Pacífico, que também exibiam a mesma anomalia. Essa consistência permite que a equipe conclua que é de fato um fenômeno real.

Mas como um aumento tão impressionante na concentração ocorreu há cerca de 10 milhões de anos? Koll, que concluiu seu doutorado na TU Dresden e na ANU, propõe duas explicações possíveis. Uma está relacionada à circulação oceânica perto da Antártida, que se acredita ter mudado drasticamente há 10 a 12 milhões de anos.

"Isso pode ter causado que 10 Be fosse distribuído de forma desigual pela Terra por um período de tempo devido às correntes oceânicas alteradas", explica o físico. "Como resultado, 10 Be pode ter se concentrado particularmente no Oceano Pacífico."

A segunda hipótese é de natureza astrofísica. Ela sugere que os efeitos posteriores de uma supernova próxima da Terra podem ter causado a radiação cósmica a se tornar temporariamente mais intensa há 10 milhões de anos.

Alternativamente, a Terra pode ter perdido temporariamente seu escudo solar protetor — a heliosfera — devido a uma colisão com uma densa nuvem interestelar, tornando-a mais vulnerável à radiação cósmica.

"Somente novas medições podem indicar se a anomalia do berílio foi causada por mudanças nas correntes oceânicas ou tem razões astrofísicas", diz Koll.

"É por isso que planejamos analisar mais amostras no futuro e esperamos que outros grupos de pesquisa façam o mesmo." Se a anomalia fosse encontrada em todo o globo, a hipótese astrofísica seria apoiada. Por outro lado, se fosse detectada apenas em regiões específicas, a explicação envolvendo correntes oceânicas alteradas seria considerada mais plausível.

A anomalia pode ser extremamente útil para a datação geológica do berílio. Ao comparar diferentes arquivos para datação, surge um problema fundamental. Marcadores de tempo comuns devem ser identificados em todos os conjuntos de dados para que possam ser sincronizados adequadamente entre si.

Koll explica: "Para períodos que abrangem milhões de anos, tais marcadores de tempo cosmogênicos ainda não existem. No entanto, essa anomalia de berílio tem o potencial de servir como tal marcador."