"Quartzo" no núcleo da terra?

No núcleo externo da terra, além do ferro, o dióxido de silício também pode cristalizar

Em vez de formar ligas com o ferro líquido, o silício e o oxigênio no núcleo externo podem reagir entre si. © Kelvin Song / CC-by-sa 3.0
ler em voz alta

Surpresa no núcleo da Terra: Os elementos mais leves no núcleo externo podem se comportar de maneira bem diferente do esperado. Em vez de formar ligas de ferro, o silício e o oxigênio podem reagir entre si e cristalizar em sílica - o composto que compõe a areia de quartzo. Se esse resultado for confirmado por experimentos de alta pressão, essa cristalização pode até ser uma força motriz para o geodinâmico, como relatam os pesquisadores na revista "Nature".

O núcleo da Terra forma a base para o campo magnético protetor da Terra e, portanto, finalmente para a vida terrena. Pois sem a interação do núcleo líquido interno, sólido e externo, o campo magnético da Terra não existiria. Mas quando exatamente o núcleo interno da Terra congelou e do qual ainda existe além do ferro, é até agora disputado ou simplesmente desconhecido.

Mais do que apenas ferro

"O núcleo da Terra é formado principalmente por ferro e um pouco de níquel, mas também contém cerca de 10% de elementos mais leves, como silício, oxigênio, enxofre, carbono, hidrogênio e outros", explica Kei Hirose, do Instituto de Tecnologia de Tóquio. "Suspeitamos que vários desses elementos existam simultaneamente, mas não sabemos em que proporções".

Para descobrir mais, Hirose e seus colegas de laboratório agora expuseram amostras de ferro, silício e oxigênio às condições que prevalecem no núcleo da Terra. Um laser aqueceu as amostras até 4.500 graus e uma prensa de carimbo de diamante as submeteu a pressões de até 145 gigapascais. Os pesquisadores queriam observar quais ligas são formadas.

Sílica em vez de liga de ferro

"No passado, as pesquisas sobre ligas no núcleo da Terra se concentravam principalmente nas ligas de ferro com outro elemento", diz Hirose. "Mas decidimos testar as ligas em nossos elementos com dois elementos adicionais que acreditamos estarem no núcleo da Terra".

Uma prensa de carimbo de diamante coloca as amostras sob alta pressão. Instituto de Tecnologia de Tóquio

Para a surpresa dos pesquisadores formados na amostra, não ligas de ferro, mas era dióxido de silício - o composto, por exemplo, consiste em areia de quartzo. Assim que a amostra ficou abaixo de uma certa temperatura, os cristais de dióxido de silício cristalizaram, deixando o ferro para trás.

Camada de cristal no limite do núcleo

Se esse processo de cristalização também ocorrer no núcleo externo da Terra, isso terá conseqüências empolgantes. O primeiro: "Isso nos dá indicações de quão grande é a concentração de silício e oxigênio no núcleo da Terra", explica George Helffrich, colega de Hirose. Porque a formação de dióxido de silício requer certas proporções de quantidade. Além disso, o núcleo externo não pode conter mais silício e oxigênio do que o limite de saturação do dióxido de silício permite.

Por outro lado, isso pode significar que a composição do núcleo externo da Terra muda lentamente ao longo da história da Terra: quanto mais o planeta esfria, mais a sílica cristaliza na borda do manto da Terra., "Um resfriamento de 100 Kelvin levaria nosso modelo termodinâmico a uma camada de sílica pura de dois quilômetros de espessura no limite do revestimento do núcleo", relatam os pesquisadores. Isso, por sua vez, reduz as concentrações desses elementos no núcleo externo.

Força motriz para o geodinâmico?

Ainda mais empolgantes são os efeitos potenciais dessa cristalização no balanço de calor e energia do núcleo da Terra: "Quando a cristalização começa em uma profundidade menor, o SiO2 se acumula no topo do núcleo, o fluido residual mais denso com menos silício e oxigênio, por outro lado, afunda no núcleo profundo ", explicam os pesquisadores. Isso cria correntes no núcleo externo e, portanto, a convecção que conduz o geodinâmico.

Ao mesmo tempo, isso também poderia explicar a questão de onde a energia desse dínamo e, portanto, o campo magnético da Terra veio do início da Terra, como explicam os cientistas. "Nossos cálculos mostram que a cristalização do dióxido de silício pode ter sido uma imensa fonte de energia para o campo magnético", diz Hirose.

Mesmo que o núcleo interno da Terra se solidifique mais tarde do que supõem alguns geocientistas, a convecção causada apenas pela cristalização poderia ter sido suficiente para causar o geodinâmico, como explicam Hirose e seus colegas. (Natureza, 2017; doi: 10.1038 / nature21367)

(Nature / Tokyo Institute of Technology, 27.02.2017 - NPO)