BOSTON - Os vastos oceanos de magma da Terra, agitando profundamente sob nossos pés, parecem estar bombeando oxigênio para o núcleo líquido do planeta. E esse oxigênio está moldando terremotos e vulcões em todo o planeta.
Essa é a conclusão de um corpo de pesquisa do físico da University College London, Dario Alfe, apresentado terça-feira (5 de março) aqui na reunião de março da American Physical Society. Embora seja impossível observar diretamente o oxigênio no núcleo da Terra - milhares de quilômetros de rochas quentes impedem essa visão - Alfe e seus colaboradores usaram uma combinação de dados sismológicos, química e conhecimento sobre a história antiga de nosso sistema solar para tirar suas conclusões.
A principal evidência de que algo como oxigênio está escondido no núcleo de ferro? Terremotos. Os estrondos que sentimos na superfície são o resultado de ondas que se movem por todo o planeta. E o comportamento dessas ondas oferece pistas para o conteúdo da Terra - quase como um ultrassom de todo o planeta.
Quando as ondas de terremoto refletem o núcleo e retornam à superfície, sua forma indica que o núcleo externo de ferro líquido é significativamente menos denso que o núcleo de ferro sólido pressurizado dentro dele. E essa diferença de densidade afeta a forma dos terremotos e o comportamento dos vulcões na superfície. Mas não é assim que o ferro puro deve se comportar, Alfe disse à Live Science após sua palestra.
"Se o núcleo era de ferro puro, o contraste de densidade entre o núcleo interno sólido e o líquido deve ser da ordem de 1,5%", disse ele. "Mas a sismologia nos diz que é mais como 5%".
Em outras palavras, o núcleo externo é menos denso do que deveria ser, sugerindo que há algum elemento não-ferro misturado, tornando-o mais leve.
Isso levanta a questão: por que o elemento mais leve seria misturado com o núcleo externo, mas não com o núcleo interno sólido?
Quando os átomos estão no estado líquido, eles fluem livremente, possibilitando a coexistência de uma mistura de diferentes elementos, mesmo no ambiente extremo da Terra interior, disse Alfe. Porém, à medida que pressões extremas forçam o núcleo interno a um estado sólido, os átomos formam uma estrutura mais rígida de ligações químicas. E essa estrutura mais rígida não acomoda elementos estranhos tão facilmente. À medida que o núcleo sólido se formava, ele cuspia átomos de oxigênio e outras impurezas em seu ambiente líquido, como pasta de dente que sai de um tubo comprimido.
"Você vê um efeito semelhante nos icebergs", disse ele.
Quando a água salgada no oceano congela, expele suas impurezas. Assim, os icebergs acabam como pedaços de água doce sólida flutuando sobre o oceano rico em sódio.
Não há evidências diretas de que o elemento mais leve no núcleo líquido seja o oxigênio, disse Alfe. Mas nosso planeta se formou a partir das nuvens de poeira do início do sistema solar, e sabemos quais elementos estavam presentes lá.
A equipe de pesquisa descartou outros elementos, como o silício, que teoricamente podem estar presentes no núcleo com base na composição dessa nuvem, mas não explicam o efeito observado. O oxigênio foi deixado como o candidato mais provável, disse ele.
Além disso, os níveis de oxigênio teoricamente presentes no núcleo parecem mais baixos do que o previsto pela química com base no conteúdo de oxigênio do manto. Isso sugere que provavelmente mais oxigênio está sendo bombeado quimicamente para o núcleo externo ainda hoje a partir do manto mais rico em oxigênio que o cerca.
Questionado sobre como é o oxigênio no núcleo, Alfe disse para não imaginar bolhas ou até a ferrugem que se forma quando o ferro se liga diretamente ao oxigênio. Em vez disso, nessas temperaturas e pressões, os átomos de oxigênio flutuavam livremente entre os átomos de ferro, criando aglomerados flutuantes de ferro líquido.
"Se você pegar um pacote de líquido com 90 átomos de ferro e 10 átomos de oxigênio, esse pacote será menos denso que um pacote de ferro puro" e, portanto, flutuará, disse Alfe.
Para ajudar a confirmar esses resultados, Alfe disse que está ansioso pelos resultados dos esforços para medir os neutrinos formados em nosso planeta e irradiar para a superfície. Embora os "geoneutrinos" sejam muito raros, ele disse, eles podem oferecer muitas informações sobre o que especificamente está acontecendo no planeta quando aparecem.
Mas, sem qualquer maneira de acessar diretamente o núcleo, os físicos sempre ficarão presos ao fazer seus melhores julgamentos possíveis sobre sua composição a partir de dados secundários limitados.
