Na história de 4,5 bilhões de anos da Terra, em algum momento o seu núcleo de ferro totalmente líquido resfriou o suficiente para formar uma bola sólida no centro. Hoje, o núcleo interno da Terra consiste em um núcleo interno de ferro sólido cercado por um núcleo externo de ferro derretido.
Mas determinar exatamente a data dessa mudança é muito difícil.
Idade do núcleo interno da Terra
As estimativas costumavam variar de 4,5 bilhões de anos atrás – a idade da própria Terra – a 565 milhões de anos atrás.
Agora, de acordo com um novo estudo e com dados obtidos em experimentos de laboratório que criam condições próximas às do núcleo planetário, a idade do núcleo interno da Terra reduziu e deve estar entre 1 bilhão e 1,3 bilhão de anos.
Então, esses novos dados também ajudam a reduzir a idade do geodínamo, que alimenta o campo magnético ao redor da Terra.
É este campo magnético que contribui para as condições favoráveis à vida como a conhecemos e protege a atmosfera do planeta de ser soprada pelo vento solar.
Por causa disso, o interesse profundo dos cientistas pela sua existência e como ele é mantido não é surpresa.
Campo magnético da Terra
O geocientista Jung-Fu Lin, da Universidade do Texas em Austin, expressou a curiosidade e o entusiasmo de todos em saber a origem do geodínamo, a força do campo magnético e porque todos eles contribuem para a habitabilidade do planeta.
A princípio, o geodínamo é criado pela circulação de ferro condutor no núcleo externo, impulsionado por convecção que é alimentado por dois mecanismos.
Em primeiro lugar, existe a convecção térmica. Ela é gerada por flutuações de temperatura que podem ocorrer em um núcleo totalmente líquido.
Em segundo lugar, há a convecção composicional, na qual os elementos mais leves liberados no limite do núcleo interno se elevam através do núcleo externo líquido e criam o movimento.
Em ambos os casos, é esse líquido condutor que cria as correntes elétricas que carregam o núcleo e o transforma em um eletroímã gigante.
E então, temos o campo magnético. Atualmente, os dois tipos de convecção estão presentes no núcleo da Terra e contribuem igualmente para o geodínamo.
Temperatura do núcleo interno da Terra
Antes que o núcleo sólido se cristalizasse, apenas a convecção térmica era possível no núcleo da Terra.
O geodínamo já era gerado, mas para mantê-lo por bilhões de anos, o ferro teria que ser extremamente quente. Isso é necessário para que as estimativas mais recentes da idade do núcleo interno sejam confirmadas.
Logo, para conduzir e manter essas temperaturas, a condutividade térmica do ferro (capacidade de conduzir calor com eficiência) precisa ser alta.
Portanto, a equipe decidiu examinar a condutividade térmica do ferro sob pressão e em temperaturas próximas às do núcleo.
Para fazer isso, pegaram uma amostra de ferro, explodiram com lasers para aquecê-la e a esmagaram em uma bigorna de diamante.
Essas tentativas duraram dois anos, ou seja, é muito mais trabalhoso do que parece.
Finalmente, a equipe conseguiu medir a condutividade elétrica e térmica da amostra sob 170 gigapascals de pressão (que é 170 milhões de vezes a pressão atmosférica ao nível do mar) e temperaturas de 3.000 Kelvin.
Conclusão do estudo
As pressões no núcleo externo variam de 135 a 330 gigapascais do limite externo até o limite do núcleo interno, enquanto as temperaturas variam de 4.000 a 5.000 Kelvin.
O núcleo interno pode alcançar mais de 6.000 Kelvin, lembrando que o ferro se solidifica sob pressão intensa.
Quando a equipe mediu a condutividade na amostra, eles descobriram que era 30 a 50% menor do que o que seria necessário para a estimativa de idade de 565 milhões de anos para o núcleo interno da Terra ser confirmado.
Consequentemente, os pesquisadores poderiam testar um limite superior na condutividade térmica do ferro líquido sob as condições do núcleo. Por sua vez, colocaria um limite superior na quantidade de calor que pode ser conduzida e retida.
Com tudo isso, eles puderam estimar a idade do núcleo interno da Terra, finalmente.
Lin definiu que “Uma vez que você realmente sabe quanto desse fluxo de calor vai do núcleo externo para o manto inferior, você pode realmente pensar sobre quando a Terra esfriou o suficiente a ponto de o núcleo interno começar a cristalizar”.
A pesquisa foi publicada na Physical Review Letters. Informações em Science Alert.
