A questão é que, de acordo com um novo estudo, isso não é possível – ou, pelo menos, nunca foi facilmente explicado. No artigo, os pesquisadores dizem que o modelo padrão de como o núcleo da Terra se formou esquece de um detalhe crucial sobre como os metais cristalizam: uma queda obrigatória e maciça de temperatura que seria extremamente difícil de alcançar nas pressões do núcleo.
Um material deve estar em ou abaixo da sua temperatura de congelação para ser sólido. Porém, para que um líquido comece a cristalizar, é necessária uma dose extra de energia. Quando queremos fazer gelo, por exemplo, colocamos a água em um freezer. Mas para ela de fato congelar, leva algumas horas, a não ser que coloquemos ela em uma temperatura bem abaixo do seu ponto de congelamento (0ºC). Essa energia extra, chamada de barreira de nucleação, é o ingrediente que os modelos do núcleo interno da Terra não incluíam até agora.
Para superar a barreira de nucleação e começar a solidificar, o líquido deve ser resfriado bem abaixo do seu ponto de congelamento – o que os cientistas chamam de “super-resfriamento”.
Mas a barreira de nucleação para o metal – nas extraordinárias pressões no centro da Terra – é enorme.
“Todos, incluindo nós mesmos, pareciam estar deixando passar esse grande problema – que os metais não começam a cristalizar instantaneamente, a menos que haja alguma coisa que abaixe bastante a barreira de energia”, aponta Steven Hauck, professor de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias da Universidade Case Western Reserve, nos EUA.
“Com as pressões do núcleo, ele teria que arrefecer 726° C (ou 1.000° Kelvin) ou mais abaixo da temperatura de fusão para cristalizar espontaneamente do líquido puro”, disse Hauck ao site Live Science. “E isso é muito resfriamento, especialmente porque, no momento, a comunidade científica acha que a Terra resfria talvez cerca de 100° Kelvin (ou -170°C) por bilhão de anos”.
De acordo com este modelo, “o núcleo interno não deveria existir, porque não poderia ter sido super-resfriado naquela medida”, define o autor do estudo, Jim Van Orman, também professor de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias da Case Western. A barreira de nucleação do núcleo interno fundido, disse ele, deve ter diminuído de outra maneira.
Mas como?
Quando colocamos uma pedra de gelo em contato com água que está congelando, o congelamento acontece mais rápido. Isso ocorre porque o gelo diminui a barreira de nucleação. Em seu artigo, os pesquisadores propõem uma possibilidade parecida para o núcleo da Terra: talvez um pedaço maciço de metal sólido tenha se desprendido do manto e mergulhado no núcleo líquido. Como um cubo de gelo caído em um copo de água gelada lentamente, este sólido pedaço de metal poderia ter reduzido a barreira de nucleação do núcleo o suficiente para iniciar uma rápida cristalização.
O problema é que, para essa teoria estar certa, o pedaço de metal teria que ser gigantesco. “Para ser liberado no núcleo e, em seguida, fazer todo o caminho até o centro da Terra sem se dissolver, este pedaço teria que estar na ordem de cerca de 10 km de raio”, calcula Van Orman. Isso significa um diâmetro do comprimento da ilha de Manhattan.
“Algo aconteceu para diminuir a barreira de nucleação, permitindo que a cristalização ocorresse a uma temperatura mais alta. Os cientistas fazem isso no laboratório, adicionando um pedaço de metal sólido a um metal líquido ligeiramente super-resfriado, fazendo com que o material, agora heterogêneo, se solidifique rapidamente. Mas é difícil imaginar em uma escala de tamanho da Terra como isso poderia ter acontecido. Como um sólido de reforço de nucleação poderia ter encontrado seu caminho até o centro do planeta para permitir o endurecimento (e expansão) do núcleo interno”, diz Huguet.
“Se for esse o caso, precisamos descobrir como isso pode realmente ter acontecido”, diz Van Orman. “Por outro lado, há alguma característica comum dos núcleos planetários que não pensamos antes – algo que lhes permite superar essa barreira de nucleação?”, questiona. “É hora de toda a comunidade pensar sobre este problema e como testá-lo. O núcleo interno existe, e agora temos que descobrir como”
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