Pedras preciosas são como "mensagens na garrafa" que revelam segredos do centro da Terra

Por volta de 1920, o experiente mineiro Justo Daza e o engenheiro de minas Fritz Klein subiram os terraços íngremes da montanha de Chivor, um lendário berço de esmeraldas no nordeste da Colômbia. Ali, quebraram rochas com longos canos de ferro e explosivos colocados em furos no solo. Vinham procurando por veios de esmeralda e não haviam encontrado nenhum.

Vamos seguir em frente, disse Klein. Esta área está morta.

Não, não, não, insistiu Daza. Há esmeraldas aqui, eu sei.

Klein encolheu os ombros: Certo, mais uma tentativa, mas depois chega.

Eles aumentaram a dose de explosivos e abriram um buraco que revelou o brilho promissor de um veio do mineral. Klein colocou o braço no buraco e começou a vasculhar. Recolheu pedaços de quartzo, feldspato e apatita – um fosfato mineral parecido com o encontrado em ossos e dentes.

Forçou o braço mais para dentro do buraco até que, finalmente, sua mão se fechou em torno de algo grande, denso, facetado e emocionante. Sem nem olhar, ele sabia que segurava uma pedra verde.

Os garimpeiros haviam descoberto o que seria chamada de Esmeralda Patricia, um deslumbrante cristal de 12 lados com mais ou menos o tamanho de uma lata de sopa, com 632 quilates (mais de cem gramas) e um verde tão puro e vívido que qualquer um poderia jurar que a pedra estava fazendo fotossíntese.

Klein vendeu a descoberta por milhares de dólares, enquanto Daza, previsivelmente, "recebeu US$10 e uma mula", afirmou Terri Ottaway, curador do museu do Instituto Gemológico da América.

No entanto, o público conseguiu o melhor negócio de todos: anos mais tarde, a pedra foi doada para o Museu Americano de História Natural de Nova York. Hoje, Patricia permanece como uma das maiores esmeraldas não cortadas do mundo e vai se tornar uma das estrelas em destaque quando a reforma dos salões de gemas e minerais do museu estiver concluída em 2019.

Em sua beleza bruta, Patricia contém uma característica frequentemente negligenciada nas pedras, especialmente as chamadas "preciosas" – diamantes, rubis, safiras e esmeraldas. Podemos desejá-las para adorno pessoal e símbolo de status, podemos impregná-las com romance, exotismo e a excitação dos roubos de joias mostrados por Hollywood.

Seu poder real, no entanto, está no que elas revelam sobre aquilo que as forjou: o planeta Terra.

A Terra é um laboratório incrível, gigante, e é um lugar sujo onde cristais são produzidos

Jeffrey Post, curador da Coleção Nacional de Gemas e Minerais do Smithsonian

Mas essas impurezas garantem às pedras sua cor e características, "e nos dão informações vitais sobre a própria estrutura dos cristais", completa. 

Para os cientistas, uma pedra é uma mensagem em uma garrafa. Só que a mensagem é a garrafa, uma pista brilhante das forças físicas, químicas e tectônicas extremas que agem nas profundezas do subterrâneo.

Além disso, várias das qualidades que ajudaram a levar as "quatro grandes" à proeminência – sua dureza excepcional, a profundidade e o brilho de sua cor, o fato de serem raras – também são fundamentais para seu valor científico.

Gemas preciosas nascem do conflito, de casamentos forçados entre elementos químicos hostis, e são duras o suficiente para sobreviver a cataclismos que destroem tudo ao seu redor.

As regras da ciência das gemas não estão gravadas na rocha. Nos últimos tempos, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que alguns dos maiores e mais valiosos diamantes, que podem ser vendidos por centenas de milhões de dólares, nasceram há mais de 400 quilômetros sob a superfície, duas vezes a profundidade estimada para as maternidades de diamantes da Terra.

Algumas dessas pedras se revelaram surpreendentemente jovens, um bilhão de anos em vez de a média de dois a três bilhões de anos. Outros pesquisadores ligaram a criação de rubis com colisões entre massas de terra continentais e propõem que sejam chamados de "pedras preciosas tectônicas".

Uma equipe da Universidade da Colúmbia Britânica analisou depósitos de safira recém-descobertos no território Nunavut, do Canadá, e concluiu que as pedras ali foram geradas por uma "receita" geoquímica nova, de três passos, diferente de qualquer outra descrita para a formação de safiras em qualquer lugar do mundo.

Comece com sedimentos de calcário contendo apenas as impurezas corretas do mineral – a nefelina é necessária – e esprema e aqueça a massa rochosa a 800 graus Celsius. Adicione fluido e deixe esfriar. Então, quando a montagem do mineral der sinais de instabilidade, injete outra dose de fluido e prenda-o no lugar. Tempo de cozimento total: cerca de 1,75 bilhão de anos.

"Se um passo for deixado de fora, não haverá safiras", explica Philippe Belley, geólogo da Universidade da Colúmbia Britânica.

No passado, os geólogos frequentemente descartavam as pedras preciosas como enfeite e a ciência dessas pedras como uma contradição. "As gemas eram consideradas materiais comerciais grosseiros e não estavam à altura da dignidade de um acadêmico", conta Goerge Harlow, curador de ciências da terra e planetárias do Museu Americano de História Natural.

Mais recentemente, geólogos viram a luz refratada. "Meus colegas sabem que um curso sobre gemas dado como parte introdutória de uma educação de graduação é um gancho realmente poderoso. Quando você pode mostrar como elas são formadas, ou as propriedades que têm, é preciso saber muita química e física para entender", diz Harlow.

Post chama esses estudos de ciência furtiva: "É uma ótima maneira de levar as pessoas até a porta. Se você prende um cartaz escrito 'geologia', não atrai ninguém. Mas se coloca, 'Este é o caminho para o diamante Hope', todo mundo quer saber mais."

Harlow sugere que as pedras preciosas ganharam sua reputação em parte por causa de sua associação com o ouro. Como pedras insolúveis, as gemas acabaram concentradas no fundo dos leitos dos rios, em geral, perto do ouro, que também é insolúvel. Estimado há muito tempo por sua flexibilidade, beleza e resistência à oxidação, o ouro era considerado propriedade de governantes e reis. Então, por que não dar o mesmo tratamento às pedras brilhantes encontradas ao lado dele?

A palavra diamante vem dos termos gregos para "indestrutível" e "o que não pode ser domado", conta Harlow. "E aquelas às quais foram atribuídas propriedades metafísicas faziam os governantes parecerem ainda mais importantes."

Os diamantes não são indestrutíveis, mas são as substâncias mais duras conhecidas, com pontuação máxima de dez na escala de dureza de Mohs – de resistência ao arranhão. Por trás da fama de indomável do diamante está sua estrutura tridimensional, uma rede cristalina repetitiva de átomos de carbono, cada um fortemente ligado a quatro vizinhos, um em cima, um embaixo e um de cada lado.

(No grafite, em comparação, os átomos de carbono estão ligados apenas por folhas bidimensionais, que se desfazem com o simples ato de colocar o lápis sobre o papel.)

Forçar um grande número de átomos de carbono a se prender em todas as direções requer chicotadas terríveis de alto calor e pressão, como as que até recentemente só podiam sem encontradas no subsolo. Em teoria, o manto da Terra, que, segundo estimativas, mantém cerca de 90 por cento do fornecimento de carbono do planeta, está praticamente brilhando com diamantes em vários estágios de formação.

Conseguir trazer essas preciosidades à superfície em condições dignas é outra questão. Os diamantes precisam ser retirados rapidamente – por exemplo, por meio de uma erupção vulcânica – ou podem acabar virando carvão. Os pesquisadores descobriram diamantes que haviam saído do subsolo de modo lento o suficiente para que as ligações de carbono se expandissem, deixando a pedra com o formato de um diamante, mas a consistência de um grafite.

O professor de Geologia Gareth R. Davies, da Universidade Vrije, de Amsterdã, e seus colegas recapitularam a reversão do processo em laboratório. "Sim, conseguimos diamantes e os transformamos em grafite para a pesquisa. E minha mulher se pergunta por que sou tão idiota", diz ele.

Os pesquisadores também podem fabricar diamantes no laboratório, embora os resultados sejam mais frequentemente destinados à indústria do que à loja Tiffany. Os cientistas não são capazes de criar nada tão remotamente celestial quanto o Hope, o maior diamante azul profundo do mundo, com uma história que combina com ele.

O diamante foi descoberto na Índia, vendido ao rei Luís XIV, da França, em 1668 e roubado durante a Revolução Francesa. Reapareceu 50 anos depois na coleção do banqueiro holandês Henry Philip Hope, de onde vem seu nome, foi vendido pelo herdeiro falido de Hope e então passou de mão em mão, algumas delas desafortunadas, ganhando no caminho a fama de ser "amaldiçoado".

Depois que o joalheiro Harry Winston doou o diamante para a Instituição Smithsonian em 1958, enviando despreocupadamente a joia massiva de Nova York para Washington pelo correio, sua fama explodiu. Quando Jackie Kennedy, então primeira dama, conseguiu emprestá-lo por um mês para o Louvre de Paris, a Galeria Nacional de Arte de Washington recebeu a "Mona Lisa" em troca.

Desde então, os pesquisadores usaram no diamante de 45 quilates todas as ferramentas não invasivas que possuem, procurando entender a distribuição precisa dos átomos de boro que dão ao Hope sua tonalidade azul e por que o diamante brilha, ou fosforesce, com uma sombra espectral de laranja-sangue quando exposto à luz ultravioleta. Post suspeita que a fosforescência seja o resultado de interações entre o boro e as impurezas de nitrogênio na estrutura de carbono quase perfeita da pedra preciosa.

A mecânica da coloração é ainda mais proeminente na gênese dessas pedras. Afinal, safiras e rubis são construídos com o mesmo mineral básico, o corindo, uma colaboração cristalizada do alumínio e do oxigênio, que seria transparente e sem cor se não fosse por algum doping químico esperto.

Com a pontuação de dureza apenas um ponto aquém da do diamante, o corindo se torna vermelho rubi por meio da adição oportuna de átomos de cromo. Pesquisas recentes sugerem que o cromo é jogado do manto para a crosta da Terra quando massas continentais se agrupam.

A safira é um cristal de corindo de qualquer cor menos vermelho, embora muitas pessoas considerem que o tom da verdadeira seja só o azul. Nesse caso, o azul é o resultado de elétrons balançando entre doses quase homeopáticas de átomos de ferro e titânio espalhados pelo cristal.

"É chamado de transferência de carga de intervalência. É quase impossível medir a quantidade de ferro e titânio, mas o pequeno efeito produz uma cor dramática", conta Harlow.

A esmeralda é a mais maleável das pedras preciosas, com uma pontuação na escala de Mohs entre sete e oito, e a melhor amostra é um pedaço de pântano fossilizado. A base mineral, o berilo, é composta principalmente de alumínio e silicone, com uma infusão importante de berílio, um elemento leve, raro e extremamente tóxico.

"Se você está pensando em fazer suas próprias esmeraldas, esqueça", diz Ottaway. Elas nascem durante a formação das montanhas, enquanto as rochas de xisto e as pedras calcárias são levantadas e comprimidas.

"É como se fosse um rodo gigante revolvendo soluções quentes", explicou Ottaway. O sal se dissolve na lama quente, transformando-a em salmoura, e essa salmoura fica presa em bolsas que agem como zonas úmidas, absorvendo material tóxico, entre eles o berílio, que então é incorporado nos cristais de silicato de alumínio que estão sendo formados.

Os agentes corantes são vestígios de vanádio e cromo, que podem se tornar vermelho rubi, mas que no contexto da estrutura de berilo refletem o verde.

Para as esmeraldas das montanhas da Colômbia, o verde é cromático e espetacularmente limpo. Os depósitos de pirita absorvem todo o ferro da região que poderia, de outra maneira, adulterar o cristal e diminuir o poder de refração do berilo.

"É por isso que as esmeraldas colombianas são tão fabulosas. É possível se esquecer do mundo olhando para uma dessas pedras incríveis", conta Ottaway.

Esqueça a mula, o dinheiro, ou três reis magos com mirra: essa pedra verde é pura alegria no período de festas.