Resolvido o enigma geológico conhecido como “o problema da dolomita”
Após dois séculos de tentativas fracassadas, a criação da dolomita não é mais um mistério: uma nova teoria revolucionária permite a sua produção em laboratório e resolve uma das grandes questões da geologia.
A Dolomita, composta por camadas ordenadas de carbonato de cálcio e magnésio, é o mineral responsável por formações geológicas icônicas como as Montanhas Dolomitas na Itália, a Escarpa do Niágara na América do Norte e os Penhascos Brancos de Dover no Reino Unido. A sua presença abundante em tantos locais é o que confunde os cientistas há dois séculos, visto que é quase inexistente nas formações recentes e não pode ser criada em laboratório. No entanto, isso está prestes a mudar.
Inicialmente, acreditava-se que a dolomita se formava pela evaporação da água salgada, gerando uma solução concentrada de carbonato de cálcio e magnésio. No entanto, esta teoria falhou ao tentar replicar este processo em laboratório.
Nova teoria
Agora, cientistas da Universidade de Michigan e da Universidade de Hokkaido apresentaram uma nova teoria que pode resolver esse mistério: para construir montanhas com dolomita, ela deve ser dissolvida periodicamente.
Quando os minerais se formam na água, os átomos são geralmente depositados de forma ordenada na borda de crescimento do cristal. No caso da dolomita, essa borda consiste em fileiras alternadas de cálcio e magnésio. Porém, essas fileiras nem sempre aderem de maneira ordenada, resultando em defeitos na estrutura cristalina. Esses defeitos dificultam a formação de camadas adicionais de dolomita, retardando seu crescimento.
Porém, se o ambiente onde esse mineral é formado sofrer oscilações de temperatura ou salinidade, como pode acontecer em uma praia ou lagoa, o processo de ordenação é significativamente acelerado. Estas variações podem ajudar a alinhar as fileiras de cálcio e magnésio na borda do cristal de dolomita. Isso ocorre porque essas flutuações alteram a solubilidade dos íons de cálcio e magnésio na água.Quando a solubilidade de um íon aumenta, ele se dissolve mais facilmente na água e, quando diminui, deposita-se mais facilmente no cristal.
A lavagem repetida desses defeitos permite que uma camada de dolomita se forme em questão de anos e, com o tempo geológico, montanhas podem se acumular. As poucas áreas onde a dolomita se forma hoje inundam intermitentemente e depois secam. Isto é consistente com a teoria de que flutuações de temperatura ou salinidade são necessárias para a formação de dolomita.
Teste em laboratório
Para confirmar a teoria, os pesquisadores mostraram que era possível cultivar dolomita em laboratório. Depois de colocar um pequeno cristal de dolomita, atuando como semente para o crescimento adicional do cristal, em uma solução de cálcio e magnésio, eles recriaram as condições cíclicas usando um feixe de elétrons que impactou o cristal cerca de 4.000 vezes durante duas horas.
Este feixe divide a solução, gerando um ácido que elimina os pontos instáveis e preserva os estáveis. As lacunas na estrutura cristalina são rapidamente preenchidas com átomos de magnésio e cálcio que precipitam da solução, formando as fileiras de átomos necessários para a dolomita.
Foi observado um crescimento de aproximadamente 100 nanômetros no cristal de dolomita, cerca de 250 mil vezes menor que o diâmetro de uma moeda. Embora apenas cerca de 300 camadas de dolomita tenham sido alcançadas, isso excede em muito o limite de cinco camadas anteriormente alcançado em ambientes de laboratório.
Esta possível solução para o enigma das Dolomitas não oferece apenas uma nova perspectiva, mas também uma abordagem inovadora para a engenharia e produção de materiais cristalinos. Esses materiais têm ampla aplicação em tecnologias modernas como semicondutores, painéis solares, baterias e outras áreas tecnológicas.
Referência da notícia:
KIM, J. et al. La disolución permite el crecimiento de cristales de dolomita cerca de las condiciones ambientales. Science, v. 382, n. 6673, 2023.