Núcleo super-resfriado pode explicar o campo magnético da Terra

Localizado a mais de cinco mil km abaixo da superfície, o núcleo interno da Terra é uma esfera sólida composta de ferro e níquel, que desempenha um papel crucial no suporte da vida.

Sem ele, as condições que vivenciamos na superfície seriam radicalmente diferentes, tornando improvável a nossa própria existência. Apesar da sua importância, a origem e evolução deste núcleo ainda estão envoltas em mistério e a sua idade exata permanece indefinida.

Em um artigo para o site A conversaAlfred Wilson-Spencer, pesquisador de física mineral da Universidade de Leeds, na Inglaterra, explica que o núcleo interno é responsável por gerar o campo magnético da Terra, uma espécie de escudo que nos protege da radiação solar nociva. “Este campo magnético foi essencial para o desenvolvimento das condições que permitiram o surgimento da vida há milhares de milhões de anos.”

A solidificação do núcleo interno da Terra é um processo constante

No passado, o núcleo interno era líquido, mas à medida que a Terra esfriava, começou a solidificar. De acordo com Wilson-Spencer, este processo continua a ocorrer, com o núcleo interno crescendo lentamente enquanto o ferro líquido circundante se solidifica. Mesmo assim, o núcleo interno permanece extremamente quente, com temperaturas que excedam 4.700°C.

Durante a solidificação, elementos como oxigênio e carbono, que não se misturam bem com um sólido quente, são expelidos, criando um líquido quente e menos denso na base do núcleo externo. Segundo o pesquisador, esse líquido sobe e se mistura com o restante do núcleo externo, gerando correntes elétricas que produzem o campo magnético da Terra.

Para compreender a evolução do campo magnético da Terra, os geofísicos utilizam modelos que simulam o estado térmico do núcleo e do manto. Esses modelos ajudam a entender como o calor é distribuído e transferido dentro do planeta. A suposição básica é que o núcleo interno sólido começou a se formar quando o líquido circundante esfriou até o ponto de fusão. Contudo, Wilson-Spencer explica que esta visão simplificada não capta totalmente a complexidade do processo.

Para aprofundar a compreensão, os cientistas estudam o conceito de “super-resfriamento”, que ocorre quando um líquido é resfriado abaixo do seu ponto de congelamento sem solidificar. Esse fenômeno é observado, por exemplo, na água da atmosfera, que pode atingir -30°C antes de formar granizo.

Os cálculos sugerem que o ferro no núcleo da Terra exigiria um super-resfriamento de até 1.000 Kelvin (cerca de 726ºC) para começar a solidificar. Considerando a taxa de arrefecimento do núcleo, estimada em 100 a 200 milikelvin por mil milhões de anos, este superarrefecimento representa um desafio significativo.

Como não é possível aceder fisicamente ao núcleo da Terra – a perfuração mais profunda feita pelo homem atingiu apenas 12 km – a nossa compreensão do interior do planeta depende quase exclusivamente da sismologia.

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O núcleo interno representa 20% do tamanho do nosso planeta

O núcleo interno foi descoberto em 1936, e seu tamanho, equivalente a cerca de 20% do raio da Terra, é uma das propriedades mais bem estabelecidas das profundezas do planeta.

Com base nesta informação, estimamos a temperatura do núcleo, assumindo que a fronteira entre o sólido e o líquido marca a intersecção do ponto de fusão e da temperatura.

Se o núcleo necessitasse de 1.000 Kelvin de super-resfriamento para solidificar, o núcleo interno seria muito maior do que observamos. Alternativamente, se este nível de super-resfriamento nunca fosse alcançado, o núcleo interno não deveria existir. Nenhuma dessas hipóteses parece correta, segundo Wilson-Spencer.

Pesquisas recentes em física mineral têm investigado quanto super-resfriamento seria realmente necessário para que o núcleo interno começasse a se formar. Estudos sugerem que certos estruturas cristalinas temperaturas inesperadas e a presença de carbono podem reduzir a necessidade de super-resfriamento extremo. Se o núcleo conseguisse solidificar menos de 400 Kelvin (126ºC) de super-resfriamento, isso explicaria a existência do núcleo interno nas condições atuais.

Estimativas anteriores indicavam que o núcleo da Terra tinha entre 500 milhões e mil milhões de anos. No entanto, o problema de super-resfriamento sugere que ele pode ser muito mais jovem. Esta compreensão é crucial para determinar o papel do campo magnético na criação de condições habitáveis ​​e no surgimento da vida no planeta.