Pesquisadores descobriram que o núcleo interno da Terra existe em um estado superiônico, onde átomos de carbono se movem livremente através de uma rede sólida de ferro, explicando seu comportamento inesperadamente macio. Essa descoberta, confirmada por experimentos simulando condições do núcleo, resolve quebra-cabeças sísmicos de longa data. Os achados sugerem que a dinâmica do núcleo também pode sustentar o campo magnético do planeta.
O núcleo interno da Terra, uma esfera densa de ferro e elementos leves sob pressão extrema superior a 3,3 milhões de atmosferas e temperaturas em torno de 2600 kelvin, tem intrigado cientistas há muito tempo. Apesar de sólido, exibe propriedades como um metal amolecido, com ondas de cisalhamento sísmicas desacelerando e uma razão de Poisson semelhante à manteiga em vez de aço.
Um estudo publicado em National Science Review fornece uma explicação inovadora. Liderado pelo Prof. Youjun Zhang e pela Dra. Yuqian Huang da Universidade de Sichuan, juntamente com o Prof. Yu He do Instituto de Geoquímica da Academia Chinesa de Ciências, a equipe demonstra que ligas de ferro-carbono no núcleo interno entram em uma fase superiônica. Nesse estado, átomos de carbono difundem rapidamente através da estrutura de ferro estável, semelhante ao movimento líquido dentro de uma estrutura sólida, o que reduz significativamente a rigidez da liga.
"Pela primeira vez, mostramos experimentalmente que a liga de ferro-carbono sob condições do núcleo interno exibe uma velocidade de cisalhamento notavelmente baixa", disse o Prof. Zhang. "Nesse estado, os átomos de carbono tornam-se altamente móveis, difundindo-se através da estrutura cristalina de ferro como crianças tecendo em uma dança quadrada, enquanto o ferro em si permanece sólido e ordenado."
A evidência veio de experimentos de compressão de choque dinâmico, acelerando amostras a 7 quilômetros por segundo para atingir 140 gigapascais e temperaturas próximas ao núcleo. Combinados com simulações de dinâmica molecular e medições de velocidade sonora in situ, os resultados mostraram uma queda acentuada na velocidade da onda de cisalhamento e um aumento na razão de Poisson, correspondendo aos dados sísmicos observados.
Esse modelo superiônico explica a anisotropia sísmica — variações nas velocidades das ondas por direção — e oferece novas perspectivas sobre o geodinamo. O movimento de elementos leves poderia fornecer uma fonte de energia adicional para o campo magnético da Terra.
"A difusão atômica no núcleo interno representa uma fonte de energia anteriormente ignorada para o geodinamo", disse a Dra. Huang. "Além do calor e da convecção composicional, o movimento semelhante a fluido de elementos leves pode ajudar a alimentar o motor magnético da Terra."
A pesquisa muda as visões de um núcleo interno estático para um dinâmico, com implicações para a compreensão de planetas rochosos e exoplanetas. Foi financiada pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e outros programas.