O núcleo do nosso planeta é o ferro. Mas agora os cientistas estão ficando melhores em entender o que mais está girando em um redemoinho no centro da Terra.
O batimento cardíaco do nosso planeta permanece um mistério para os cientistas que tentam descobrir como a Terra foi formada e o que aconteceu em sua criação. Em um estudo recente, eles foram capazes de recriar as poderosas pressões no centro do nosso planeta, permitindo aos cientistas vislumbrar sua existência primitiva e até mesmo entender como o núcleo da Terra pode se parecer agora.
Eles relataram sua descoberta na última edição da Science. “Se descobrirmos quais elementos compõem o núcleo, podemos entender melhor as condições em que a Terra se formou, o que por sua vez nos dará mais informações sobre o início da história do sistema solar”, diz o geoquímico Anat Shahar, com sede em Washington. no Carnegie Institute of Science. Também permitirá que os cientistas obtenham uma visão sobre como outros planetas rochosos se formaram em nosso sistema solar e além.
A Terra foi formada há cerca de 4,6 bilhões de anos por incontáveis colisões de sólidos que variam em tamanho de Marte a um pequeno asteróide. À medida que a massa da Terra primitiva aumentava, sua pressão interna e temperatura aumentavam.
Isso afetou a forma como o ferro, que constitui a maior parte do núcleo da Terra, reagiu quimicamente com elementos mais leves, como hidrogênio, oxigênio e carbono, bem como com metais mais pesados que se separaram do manto e acabaram no interior da Terra. O manto é uma camada diretamente abaixo da crosta terrestre, e o movimento da rocha derretida nesta área coloca as placas tectônicas em movimento.
Os cientistas há muito perceberam que as mudanças na temperatura podem afetar a extensão em que um isótopo de um elemento como o ferro se torna parte do núcleo. Este processo é denominado fracionamento isotópico.
No entanto, até agora, a pressão não foi considerada uma variável crítica que afeta este processo. “Nas décadas de 60 e 70, foram feitos experimentos em busca das consequências dessa pressão, mas os cientistas não encontraram nada”, diz Shahar. "Mas agora sabemos que a pressão com que eles conduziram os experimentos (cerca de dois gigapascais) não era poderosa o suficiente."
Em 2009, outra equipe de pesquisa publicou um artigo no qual sugeria que a pressão poderia afetar os elementos que entraram no núcleo da Terra. Portanto, Shahar e sua equipe decidiram reexaminar seus efeitos, usando equipamentos que criam pressão de até 40 gigapascais. Isso é muito mais próximo de 60 gigapascais, que os cientistas consideram ser a média durante a formação inicial da Terra.
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Em experimentos realizados em uma fonte avançada de fótons no Carnegie Institution em Washington, os cientistas colocaram pequenas amostras de ferro misturado com hidrogênio, carbono e oxigênio entre dois diamantes. Em seguida, os planos desses vícios de diamante foram pressionados juntos, criando uma pressão tremenda.
Posteriormente, as amostras de ferro convertido foram bombardeadas com raios-X de alta energia. “Estamos usando raios-X para testar as propriedades vibracionais das fases de ferro”, disse Shahar. As diferentes frequências de vibração indicam quais isótopos de ferro estão entre as amostras.
Os cientistas descobriram que essa pressão poderosa realmente afeta o fracionamento isotópico. Em particular, a equipe de pesquisa descobriu que a reação entre o ferro e o hidrogênio ou o carbono, que deveria estar presente no núcleo, deve deixar um traço característico na rocha do manto. Mas não foi possível encontrar tal vestígio.
“Portanto, acreditamos que o hidrogênio e o carbono não são os principais elementos leves do núcleo”, disse Shahar.
Mas a combinação de ferro e oxigênio não poderia deixar rastros no manto, como os experimentos dos cientistas mostraram. Portanto, é possível que o oxigênio se torne um dos elementos mais leves na composição do núcleo da Terra.
Essas descobertas apóiam a hipótese de que o oxigênio e o silício formam a base dos elementos leves dissolvidos no núcleo da Terra, diz Joseph O'Rourke, geofísico do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, que não esteve envolvido no estudo.
“O oxigênio e o silício são abundantes no manto e sabemos que eles se dissolvem no ferro em alta temperatura e alta pressão”, disse ele. "Como o oxigênio e o silício estão garantidos no núcleo, outros candidatos como o hidrogênio e o carbono têm poucas chances."
Shahar disse que sua equipe pretende repetir o experimento com silício e enxofre, que podem fazer parte do núcleo. Agora que eles mostraram que a pressão pode afetar o fracionamento, esta equipe quer examinar o efeito da pressão e da temperatura quando combinados. Eles acreditam que os resultados podem ser diferentes de quando a pressão e a temperatura são usadas isoladamente. “Conduzimos nossos experimentos em amostras de ferro sólido em temperatura ambiente. Mas quando o núcleo se formou, tudo estava em um estado fundido”, disse Shahar.
As descobertas desses experimentos podem ser relevantes para planetas fora do nosso sistema solar, dizem os cientistas. “O fato é que só vemos a superfície ou atmosfera de exoplanetas”, disse Shahar. - Mas como sua parte interna afeta o que está acontecendo na superfície? A resposta a esta pergunta afetará se há ou não vida neste planeta."
