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Geofísica

Temperatura no centro da Terra chega a 6.000 graus Celsius

Estimativa supera em mil graus cálculos de experimentos anteriores

Os pesquisadores já sabiam que a Terra era dividida em quatro camadas: crosta, manto, núcleo líquido e núcleo sólido. Agora, eles conseguiram estimar a temperatura de cada uma delas (Thinkstock)

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 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 determinaram 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 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.