Novo trabalho de Stephen Elardo e Anat Shahar da Carnegie mostra que as interações entre ferro e níquel sob pressões e temperaturas extremas semelhantes a um interior planetário podem ajudar os cientistas a compreender o período da juventude do nosso Sistema Solar, quando os planetas estavam se formando e seus núcleos foram criados. Suas descobertas são publicadas por Nature Geoscience .

A Terra e outros planetas rochosos se formaram à medida que a matéria ao redor de nosso jovem Sol se agregava lentamente. Em algum momento dos primeiros anos da Terra, seu núcleo formado por meio de um processo chamado diferenciação - quando os materiais mais densos, como ferro, afundado em direção ao centro. Isso formou a composição em camadas que o planeta tem hoje, com núcleo de ferro e manto superior e crosta de silicato.

Os cientistas não podem obter amostras dos núcleos dos planetas. Mas eles podem estudar a química do ferro para ajudar a entender as diferenças entre o evento de diferenciação da Terra e como o processo provavelmente funcionou em outros planetas e asteróides.

Uma chave para pesquisar o período de diferenciação da Terra é estudar as variações dos isótopos de ferro em amostras de rochas antigas e minerais da Terra, bem como da Lua, e outros planetas ou corpos planetários.

Cada elemento contém um número único e fixo de prótons, mas o número de nêutrons em um átomo pode variar. Cada variação é um isótopo diferente. Como resultado desta diferença de nêutrons, os isótopos têm massas ligeiramente diferentes. Essas pequenas diferenças significam que alguns isótopos são preferidos por certas reações, o que resulta em um desequilíbrio na proporção de cada isótopo incorporado nos produtos finais dessas reações.

Um grande mistério nesta frente tem sido a variação significativa entre as razões de isótopos de ferro encontradas em amostras de lava endurecida que irrompeu do manto superior da Terra e amostras de meteoritos primitivos, asteróides, a lua, e Marte. Outros pesquisadores sugeriram que essas variações foram causadas pelo impacto gigante formador da Lua ou por variações químicas na nebulosa solar.

Elardo e Shahar foram capazes de usar ferramentas de laboratório para imitar as condições encontradas nas profundezas da Terra e em outros planetas, a fim de determinar por que as razões isotópicas de ferro podem variar em diferentes condições de formação planetária.

Eles descobriram que o níquel é a chave para desvendar o mistério.

Sob as condições em que a Lua, Marte, e os núcleos do asteróide Vesta foram formados, as interações preferenciais com o níquel retêm altas concentrações de isótopos de ferro mais leves no manto. Contudo, sob as condições mais quentes e de alta pressão esperadas durante o processo de formação do núcleo da Terra, este efeito de níquel desaparece, o que pode ajudar a explicar as diferenças entre as lavas da Terra e de outros corpos planetários, e a semelhança entre o manto da Terra e os meteoritos primitivos.

"Ainda há muito a aprender sobre a evolução geoquímica dos planetas, "Elardo disse." Mas experimentos de laboratório nos permitem sondar profundidades que não podemos alcançar e entender como os interiores planetários se formaram e mudaram ao longo do tempo. "