Como fabricar um diamante do nada

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De vez em quando, Dan Frost escuta um forte estampido e o chão de seu escritório vibra. Só pode ser uma coisa: um de seus experimentos explodiu de novo.

Ao descer para o laboratório, ele pode ver o susto na cara dos colegas. É como se uma pequena bomba tivesse estourado. "O barulho é assustador, mas não é perigoso. Está tudo protegido", explica ele.
As explosões fazem parte do trabalho de Frost. Cientista no Bayerisches Geoinstitut, na Alemanha, ele está tentando reproduzir as condições do manto, a camada da Terra situada a milhares de quilômetros de profundidade. Isso significa submeter rochas a algumas das pressões mais altas já conhecidas pela humanidade.

Não é de se espantar que ocorram alguns percalços.
Como parte de sua pesquisa, Frost descobriu maneiras surpreendentes de fabricar diamantes. A partir de gás carbônico, por exemplo. Ou de pasta de amendoim.
Em comparação com nossos enormes avanços na exploração espacial, sabemos bem pouco sobre o universo que se estende debaixo de nossos pés.
A geologia elementar nos explica que o interior da Terra pode ser dividido em três camadas: o núcleo, o manto e a crosta. Mas a exata composição dessas camadas ainda é um mistério. Uma enorme falha no conhecimento humano.

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Image caption Pouco se sabe sobre a exata composição das camadas da Terra

"Se quisermos entender como a Terra se formou, uma das coisas que precisamos saber é o material do qual o planeta é feito", explica Frost.
Muitos geólogos assumem que a Terra é feita da mesma matéria que os meteoritos do Cinturão de Asteroides. O problema é que a maioria dos meteoritos que caem na Terra tem uma proporção mais alta de silício do que encontramos na crosta terrestre. Onde todo esse silício foi parar? Uma das teorias é de que esteja retido no manto.
Para responder a essa pergunta, Frost utiliza dois tipos de prensa. A primeira usa um potente pistão para espremer minúsculas amostras de cristais a uma pressão até 280 mil vezes mais alta do que a pressão atmosférica, ao mesmo tempo em que elas são "assadas" em uma fornalha.
Isso recria as condições das camadas superiores do manto, que ficam a cerca de 900 quilômetros abaixo da superfície terrestre, fazendo com que os átomos do cristal se rearranjem em estruturas mais densas.
Uma segunda bigorna então esmaga os minerais recém-formados para que eles ganhem um aspecto parecido com aqueles encontrados em camadas ainda mais profundas da Terra.
Esse equipamento é composto por dois minúsculos diamantes que achatam os cristais lentamente. O resultado é 1,3 milhão de vezes maior que a pressão atmosférica.
Enquanto a amostra ainda está no aparelho, o cientista mede a maneira como o som viaja através do cristal resultante. Ao comparar esses dados com a leitura de ondas sísmicas que se propagam no interior da Terra, ele pode definir se a amostra está ou não próxima da composição do manto.

Sequestradores de carbono

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Image caption Rica em carbono, a pasta de amendoim poderia servir para a 'fabricação' de diamantes

As descobertas de Frost têm sido algo surpreendentes: o manto não parece conter uma proporção suficientemente alta de silício para se equiparar à composição dos meteoritos.
"Talvez ele tenha penetrado ainda mais profundamente, até o núcleo", diz o cientista.
Outra possibilidade é que a Terra inicialmente tivesse uma crosta muito mais espessa, cheia de silício, que foi então expelido pelos inúmeros impactos de meteoritos. Ou talvez tenhamos que repensar toda a questão do material de que é feita a Terra.
O processo de pressão intensa também criou um mineral chamado ringwoodita, um silicato de ferro e magnésio de cor azul que pode reter água. A descoberta sugere que o manto pode estar escondendo "oceanos" nas profundezas da Terra.
Os experimentos podem até, intuitivamente, nos contar mais sobre o ar que respiramos. E é aqui que entram os diamantes de Frost.
Ele suspeita que uma série de processos geológicos poderia retirar CO2 dos oceanos e injetá-lo em rochas, até o manto, onde seria transformado em diamante. "Essas pedras preciosas são menos voláteis que outras formas de carbono, o que significa que elas têm menos chances de serem liberadas de volta à atmosfera", diz o cientista. Um manto cravejado de diamantes poderia, portanto, ter desacelerado o aquecimento da terra, potencialmente ajudando na evolução da vida.
Para Frost, o principal ingrediente para esse processo é o ferro. As altas pressões do manto forçam o dióxido de carbono das rochas para os minerais ricos em ferro, que retiram o oxigênio e deixam o carbono para formar um diamante.
E isso é exatamente o que Frost descobriu quando recriou o processo usando as prensas – basicamente fabricando um diamante do nada.

Trabalho de tempo

Mas Frost provavelmente terá dificuldades em ficar rico com sua fabricação. Os diamantes levam longo tempo para serem formados.
"Para ter um diamante de 2 a 3 milímetros, teria que esperar semanas", diz. Isso não o deteve na experimentação de novas fontes para sua máquina de fazer diamantes.
A pedido de uma emissora de televisão alemã, ele tentou criar alguns diamantes a partir da pasta de amendoim, material rico em carbono. "Muito hidrogênio foi liberado, o que destruiu o experimento. Mas depois disso, consegui os diamantes."
Experiências malucas à parte, o instituto alemão agora se concentra em descobrir se consegue produzir diamante artificial com diferentes propriedades. Adicionar boro aos diamantes poderia torná-los semicondutores mais eficientes para artigos eletrônicos, que não aquecem com o uso – um dos maiores desperdícios de energia na indústria eletrônica atualmente.
Utilizar outras estruturas de carbono como matéria-prima, na forma de nanotubos, pode até fazer com que se chegue a um tipo de diamante superforte, mais resistente do que qualquer material que conhecemos.
Frost, no entanto, ainda gosta de se dedicar a desvendar os segredos sobre a história da Terra – e, potencialmente, sobre a vida extraterrestre.
"Estamos interessados em saber como o interior da Terra interagiu com a superfície; ao longo da existência da Terra, isso foi muito importante", diz. "E se estamos procurando por outros planetas habitáveis, teremos que considerar muitos desses processos."
Um trabalho vital que certamente compensa o sacrifício de um pouco de pasta de amendoim – e explosões ocasionais.

Fonte: BBC