Os cientistas acreditaram que a luz solar era a principal responsável pelas transformações isotópicas do mercúrio na atmosfera terrestre. Agora, um estudo internacional publicado na revista Nature Communications, nesta segunda-feira (29), sugere que os relâmpagos e outros fenômenos de plasma atmosférico podem desempenhar um papel muito mais importante do que se imaginava – e talvez decisivo para compreender a história química do planeta.

A pesquisa, liderada pelos cientistas chineses Xing Liu, Guan Wang, Yuzhe Wang e Zhenli Zhu, da China University of Geosciences, identificou um mecanismo inédito capaz de produzir assinaturas isotópicas extremas do mercúrio, um metal tóxico que circula globalmente na forma gasosa e afeta ecossistemas e a saúde humana.

O grupo observou níveis de fracionamento isotópico do mercúrio sem precedentes. Os experimentos produziram variações de 199Hg entre –78‰ e +28‰, valores muito superiores aos registrados em processos fotoquímicos conhecidos.

Segundo os pesquisadores, trata-se do maior fracionamento já documentado em experimentos de redução do mercúrio.

“Até onde sabemos, esse é o maior valor de enriquecimento isotópico já relatado para qualquer processo de redução do mercúrio”, escrevem os autores.

Os experimentos foram realizados em um reator de plasma atmosférico desenvolvido especialmente para simular condições semelhantes às dos raios naturais. O sistema reproduz descargas negativas entre nuvens e o solo, responsáveis por aproximadamente 95% dos relâmpagos observados na natureza.

O mercúrio é considerado um dos metais pesados mais perigosos para o ambiente. Uma vez liberado, pode viajar milhares de quilômetros pela atmosfera antes de se depositar em oceanos, solos e cadeias alimentares.

A análise de seus isótopos tornou-se uma das ferramentas mais importantes para reconstruir processos ambientais e compreender eventos geológicos antigos. O problema é que diversos registros isotópicos encontrados em amostras naturais simplesmente não se encaixavam nas teorias existentes.

Assinaturas anômalas já haviam sido identificadas em sedimentos pré-históricos e em regiões polares durante longos períodos de escuridão, quando a ação da luz solar é praticamente inexistente.

Esses dados intrigavam os cientistas.

“Crescentes evidências mostram que muitas anomalias isotópicas naturais não podem ser reconciliadas apenas por processos fotoquímicos”, destacam os autores.

A nova pesquisa oferece uma explicação plausível: os fenômenos de plasma – incluindo relâmpagos, auroras e descargas elétricas vulcânicas – poderiam estar produzindo essas assinaturas isotópicas enigmáticas.

Os cálculos realizados pela equipe indicam que os raios poderiam reduzir aproximadamente 570 toneladas de mercúrio oxidado por ano, o equivalente a cerca de 9,5% de todo o fluxo de redução de mercúrio na troposfera.

Embora os pesquisadores ressaltem que se trata de uma estimativa teórica máxima, os números são suficientemente expressivos para sugerir que os modelos globais sobre o ciclo do mercúrio precisarão ser revisados.

“Mesmo uma pequena contribuição do plasma induzido por raios ou auroras pode influenciar mensuravelmente as assinaturas isotópicas atmosféricas”, afirmam os autores.

As implicações do estudo vão além da química atmosférica contemporânea.

Os cientistas propõem que o fenômeno pode ajudar a explicar registros geológicos de centenas de milhões de anos atrás, especialmente em períodos anteriores ao surgimento da vegetação terrestre.

Atualmente, modelos convencionais têm dificuldades para justificar anomalias isotópicas encontradas em sedimentos do Pré-Ordoviciano, uma época em que ainda não existiam plantas capazes de influenciar significativamente o ciclo do mercúrio.

Nesse cenário, os pesquisadores levantam uma hipótese provocadora: os raios produzidos por grandes erupções vulcânicas poderiam ter deixado impressões químicas preservadas nas rochas antigas.

O exemplo citado é a gigantesca erupção do vulcão submarino Hunga Tonga, em 2022, que gerou intensa atividade elétrica na atmosfera.

A descoberta também possui implicações para os estudos climáticos e para a compreensão das regiões polares.

As auroras já são conhecidas por alterar a composição química da atmosfera e influenciar a destruição do ozônio estratosférico. Agora, elas passam a ser candidatas a um novo papel: modificar o comportamento isotópico do mercúrio.

Isso pode ajudar a explicar por que amostras de neve e gelo do Ártico exibem sinais químicos incompatíveis com os modelos atmosféricos atuais.

Financiado pela Fundação de Ciências Naturais de Hubei, pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e pelo Programa Espacial Tripulado Chinês, o estudo representa uma mudança potencial de paradigma na geoquímica ambiental.

Ao revelar que o plasma atmosférico pode atuar como uma força química capaz de remodelar o ciclo global do mercúrio, os pesquisadores abrem uma nova fronteira de investigação.

A próxima etapa, segundo os autores, será buscar evidências diretas desse processo na natureza.

Se confirmadas, as descobertas poderão reescrever parte da história química da Terra e oferecer novas ferramentas para interpretar registros ambientais, eventos vulcânicos antigos e as mudanças climáticas do planeta ao longo de bilhões de anos.