O núcleo da Terra não é sólido, nem líquido. Entenda

Um material peculiar que se comporta como uma mistura de líquido e sólido pode estar escondido nas profundezas da Terra. Isso considerando que simulações de computador descritas em dois estudos sugerem que o material no núcleo interno da Terra, que inclui ferro e outros elementos mais leves, pode estar em um estado “superiônico”. Isso significa que enquanto o ferro permanece parado, como em um sólido, e os elementos mais leves fluem como um líquido.

A pesquisa dá uma visão potencial do funcionamento interno de um reino enigmático e inacessível do planeta. De acordo com a sabedoria científica convencional, o núcleo da Terra consiste em um núcleo externo líquido em torno de um núcleo interno sólido.

Mas além de saber que o núcleo interno é rico em ferro, os cientistas não sabem exatamente quais outros elementos estão presentes e em quais quantidades. “O núcleo interno é muito difícil de examinar simplesmente porque está tão profundo sob nossos pés”, diz o geofísico Hrvoje Tkalčić, da Universidade Nacional Australiana em Canberra.

Ondas sísmicas provocadas por terremotos podem atravessar o núcleo interno, fornecendo pistas sobre o que está dentro. Mas as medições dessas ondas deixaram os pesquisadores intrigados. A velocidade de um tipo de onda, chamada de onda de cisalhamento, é menor do que o esperado para ferro sólido ou para muitos tipos de ligas de ferro – misturas de ferro com outros materiais. “Isso é um mistério sobre o núcleo interno”, diz o geofísico Yu He, da Academia Chinesa de Ciências em Guiyang.

Núcleo meio líquido

Reprodução

Em um novo estudo, He e seus colegas simularam um grupo de 64 átomos de ferro, juntamente com vários tipos de elementos mais leves – hidrogênio, carbono e oxigênio – sob pressões e temperaturas esperadas para o núcleo interno. Em um sólido normal, os átomos se organizam em uma grade ordenada, mantendo-se firmes em suas posições.

Assim sendo, como um material superiônico, alguns dos átomos se organizam ordenadamente, como em um sólido, enquanto outros são espíritos livres semelhantes a líquidos que deslizam através da rede sólida. Na simulação, os pesquisadores descobriram que os elementos mais leves se moviam enquanto o ferro permanecia no lugar.

Esse status superiônico diminuiu as ondas de cisalhamento, relatam os pesquisadores na Nature. Eles sugerem que a estranha fase da matéria poderia explicar a inesperada velocidade da onda de cisalhamento medida no núcleo interno.

Ondas de cisalhamento, também conhecidas como ondas secundárias ou S, balançam a Terra perpendicularmente à sua direção de viagem, como as ondulações que se movem ao longo de uma corda de pular que balança para cima e para baixo. Outras ondas, chamadas de ondas primárias ou P, comprimem e expandem a Terra em uma direção paralela à sua viagem, como um acordeão sendo espremido.

Para realmente explicar o núcleo interno, os cientistas devem encontrar uma combinação de elementos que mantenha tudo o que sabem sobre o núcleo interno, incluindo a velocidade da onda S, a velocidade da onda P e sua densidade. “Você tem que combinar as três coisas, caso contrário não funciona”, diz o físico mineral John Brodholt, da University College London.

As profundezas da Terra

Em um estudo publicado em agosto de 2021 na Earth and Planetary Science Letters, Brodholt e colegas fizeram exatamente isso. Uma simulação de átomos de ferro, silício e hidrogênio reproduziu as características conhecidas do núcleo interno. Na simulação, o material também era superiônico: o ferro e o silício permaneceram na posição enquanto o hidrogênio fluía como um líquido.

Mas Brodholt observa que o resultado é apenas uma explicação possível para as propriedades do núcleo interno. Brodholt e seus colegas encontraram anteriormente outras combinações de elementos que poderiam explicar o núcleo interno sem se tornar superiônico, diz ele, deixando sem solução a questão do que se esconde nas profundezas da Terra.

Outro enigma do coração da Terra é o fato de que a estrutura do núcleo interno parece mudar com o tempo. Isso já foi interpretado como evidência de que o núcleo interno gira em uma velocidade diferente do resto da Terra. Mas ele e seus colegas sugerem que isso pode resultar nos movimentos de elementos leves semelhantes a líquidos girando dentro do núcleo interno, e alterando a distribuição dos elementos ao longo do tempo.

“Este artigo oferece uma explicação para ambos os fenômenos – a velocidade da onda de cisalhamento lenta e a estrutura de deslocamento”, diz Tkalčić, que não esteve envolvido em nenhum dos novos estudos.

Fonte: Hypescience