Pesquisadores conseguiram determinar que a temperatura da Terra perto de seu centro é de 6.000 graus Celsius, mil graus mais quente do que experimentos anteriores haviam mostrado. Esses cálculos também confirmam modelos geofísicos que previam que, para explicar a formação do campo magnético terrestre, a diferença entre a temperatura do núcleo e do manto terrestre deveria ser de 1.500 graus. O resultado foi publicado nesta quinta-feira na revista Science.
CONHEÇA A PESQUISA
Título original: Melting of Iron at Earth’s Inner Core Boundary Based on Fast X-ray Diffraction
Onde foi divulgada: periódico Science
Quem fez: S. Anzellini, A. Dewaele, M. Mezouar, P. Loubeyre, G. Morard
Instituição: Comissão Francesa de Energia Atômica e Energias Alternativas
Dados de amostragem: Amostras de ferro, submetidas a diferentes valores de temperatura e pressão
Resultado: Os pesquisadores descobriram que, se submetido à pressão de 2,2 milhões de atmosferas, o ponto de fusão do ferro é de 4.8000 graus Celcius. Cálculos matemáticos mostraram que a temperatura do núcleo sólido do planeta, onde a pressão é de 3,3 milhões de atmosferas, pode chegar 6.000 graus.
O núcleo da Terra é formado, em sua maior parte, por uma esfera de ferro líquido com temperaturas superiores a 4.000 graus Celsius e pressão equivalente à de 1,3 milhão de atmosferas. Sob essas condições, o ferro se torna tão líquido quanto a água dos oceanos. É apenas no centro dessa esfera, onde as temperaturas e pressão são ainda maiores, que o ferro volta a se solidificar.
Os pesquisadores conhecem a maior parte dessas características a partir da análise do movimento das ondas sísmicas – causadas por terremotos – entre essas camadas. Essas ondas, no entanto, não são capazes de mostrar a temperatura nessas regiões, o que deixa de fora informações importantes para os cientistas compreenderem os movimentos dos materiais que compõem o centro da Terra. Por exemplo, a diferença entre as temperaturas do núcleo e do manto é um dos fatores responsáveis, junto com a rotação do planeta, por gerar o campo magnético da Terra.
Para descobrir a temperatura dessas camadas, os cientistas analisaram a temperatura de fusão do ferro em diferentes pressões, usando equipamentos feitos de diamante para comprimir pequenas partículas de ferro a pressões que são milhões de vezes superiores à exercida pela atmosfera. Nessas condições, os pesquisadores dispararam poderosos raios laser nas amostras, que são capazes de esquentar o material a até quase 5.000 graus Celsius. “Na prática, tivemos de superar muitos desafios experimentais, uma vez que as amostras precisam ser termicamente isoladas e não podem interagir quimicamente com o ambiente. Além disso, mesmo que uma amostra alcance temperatura e pressão extremas como as do centro da Terra, isso só vai acontecer por alguns segundos – período muito curto para determinar se o material começou a derreter ou continua sólido”, Agnès Dewaele, pesquisadora da Comissão Francesa de Energia Atômica e Energias Alternativas, responsável pela pesquisa.
ESRF
A fim de superar esse problema, os pesquisadores utilizaram raios-X como ferramenta para analisar as amostras de ferro. “Nós desenvolvemos uma nova técnica onde raios-X intensos podem atingir uma amostra e deduzir se ela está sólida, liquida ou parcialmente derretida, em períodos curtos de tempo, de até um segundo. Isso é rápido o suficiente para que a temperatura e pressão das amostras sejam mantidas constantes”, disse Mohamed Mezouar, pesquisador do Laboratório Europeu de Radiação Síncrotron, um dos autores do estudo.
Assim, eles conseguiram determinar experimentalmente que o ponto de fusão do ferro é de 4.800 graus a uma pressão de 2,2 milhões de atmosferas – os limites do equipamento. Utilizando modelos matemáticos, os pesquisadores calcularam o mesmo ponto de fusão para uma pressão de 3,3 milhões de atmosferas, equivalente à sentida na fronteira entre o núcleo sólido e o liquido. O resultado foi 6.000 graus Celsius.
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Os pesquisadores também descobriram por que as pesquisas anteriores haviam calculado essa temperatura de forma errada. Segundo os cientistas, a partir dos 2.400 graus, um processo químico conhecido como recristalização acontece na superfície do ferro, levando a mudanças em sua estrutura. A pesquisa anterior havia usado técnicas ópticas para determinar se as amostras estavam sólidas ou líquidas, e é possível que os pesquisadores tenham interpretado a recristalização na superfície da amostra como um sinal de seu derretimento.
Saiba mais
CROSTA
Parte mais externa do planeta, pode medir até 60 quilômetros
MANTO
Camada densa feita de rochas quentes e semissólidas. Mede quase 3.000 quilômetros
NÚCLEO EXTERNO
Camada líquida do núcleo, é composta principalmente de ferro e níquel
NÚCLEO INTERNO
Centro extremamente quente e sólido, formado por ferro e níquel
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