Como a composição química do núcleo do nosso planeta moldou sua história geológica e habitabilidade?

A vida como a conhecemos não poderia existir sem o campo magnético da Terra e sua capacidade de desviar perigosas partículas ionizantes do vento solar e de raios cósmicos mais distantes. É gerado continuamente pelo movimento do ferro líquido no núcleo externo da Terra, um fenômeno chamado geodinamo.

Apesar de sua importância fundamental, muitas perguntas permanecem sem resposta sobre a origem do geodinamo e as fontes de energia que o sustentaram ao longo dos milênios.

Novo trabalho de uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo os atuais e ex-cientistas da Carnegie Alexander Goncharov, Nicholas Holtgrewe, Sergey Lobanov, e Irina Chuvashova examina como a presença de elementos mais leves no núcleo predominantemente de ferro pode afetar a gênese e a sustentabilidade do geodinamo. Suas descobertas são publicadas por Nature Communications .

Nosso planeta se formou a partir do disco de poeira e gás que cercou nosso Sol em sua juventude. Eventualmente, o material mais denso afundou no planeta em formação, criando as camadas que existem hoje - núcleo, manto, e crosta. Embora, o núcleo é predominantemente de ferro, dados sísmicos indicam que alguns elementos mais leves, como oxigênio, silício, enxofre, carbono, e hidrogênio, foram dissolvidos nele durante o processo de diferenciação.

Hora extra, o núcleo interno se cristalizou e tem esfriado continuamente desde então. Sozinho, poderia o calor fluindo para fora do núcleo e para o manto conduzir o geodinamo? Ou essa convecção térmica precisa de um impulso extra com a flutuabilidade dos elementos leves, não apenas calor, saindo de um núcleo interno condensado?

Compreender as especificidades da composição química do núcleo pode ajudar a responder a essa pergunta.

Os silicatos são predominantes no manto, e depois de oxigênio e ferro, o silício é o terceiro elemento mais abundante na Terra, portanto, é uma opção provável para um dos principais elementos mais leves que poderiam ser ligados com ferro no núcleo. Liderado por Wen-Pin Hsieh da Academia Sinica e da National Taiwan University, os pesquisadores usaram uma simulação baseada em laboratório das condições profundas da Terra para simular como a presença de silício afetaria a transmissão de calor do núcleo de ferro do planeta para o manto.

"Quanto menos condutor térmico for o material do núcleo, quanto menor o limite necessário para gerar o geodinamo, "Goncharov explicou." Com um limite baixo o suficiente, o fluxo de calor para fora do núcleo pode ser conduzido inteiramente pela convecção térmica, sem a necessidade de movimento adicional de material para fazê-lo funcionar. "

A equipe descobriu que uma concentração de cerca de 8 por cento em peso de silício em seu núcleo interno simulado, o geodinamo poderia ter funcionado apenas na transmissão de calor por toda a história do planeta.

Esperando ansiosamente, eles querem expandir seus esforços para entender como a presença de oxigênio, enxofre, e o carbono no núcleo influenciaria esse processo de convecção.