A existência ou não de um planeta com um campo magnético contribui bastante para determinar se é ou não habitável. Enquanto a Terra possui uma forte magnetosfera que protege a vida das radiações nocivas e evita que o vento solar retire sua atmosfera, o planeta como Marte não o faz mais. Por isso, deixou de ser um mundo com uma atmosfera mais espessa e água líquida em sua superfície para o local frio e desidratado que é hoje.
Por esse motivo, os cientistas há muito procuram entender o que alimenta o campo magnético da Terra. Até agora, o consenso era que era o efeito do dínamo criado pelo núcleo externo líquido da Terra girando na direção oposta à rotação da Terra. No entanto, novas pesquisas do Instituto de Tecnologia de Tóquio sugerem que isso pode ser realmente devido à presença de cristalização no núcleo da Terra.
A pesquisa foi conduzida por cientistas do Earth-Life Science Institute (ELSI) da Tokyo Tech. De acordo com o estudo - intitulado "Cristalização do dióxido de silício e evolução composicional do núcleo da Terra", que apareceu recentemente em Natureza - a energia que aciona o campo magnético da Terra pode ter mais a ver com a composição química do núcleo da Terra.
Uma preocupação particular para a equipe de pesquisa foi a taxa em que o núcleo da Terra esfria ao longo do tempo geológico - que tem sido objeto de debate há algum tempo. E para o Dr. Kei Hirose - o diretor do Instituto de Ciências da Vida na Terra e principal autor do artigo -, isso tem sido uma busca ao longo da vida. Em um estudo de 2013, ele compartilhou descobertas de pesquisas que indicavam como o núcleo da Terra pode ter esfriado mais significativamente do que se pensava anteriormente.
Ele e sua equipe concluíram que, desde a formação da Terra (4,5 bilhões de anos atrás), o núcleo pode ter esfriado em até 1.000 ° C (1.832 ° F). Essas descobertas foram bastante surpreendentes para a comunidade de ciências da Terra - levando ao que os cientistas chamam de "New Core Heat Paradox". Em resumo, essa taxa de resfriamento do núcleo significaria que alguma outra fonte de energia seria necessária para sustentar o campo geomagnético da Terra.
Além disso, e relacionadas à questão do resfriamento do núcleo, havia algumas questões não resolvidas sobre a composição química do núcleo. Como o Dr. Kei Hirose disse em um comunicado de imprensa da Tokyo Tech:
“O núcleo é principalmente ferro e um pouco de níquel, mas também contém cerca de 10% de ligas leves, como silício, oxigênio, enxofre, carbono, hidrogênio e outros compostos. Achamos que muitas ligas estão presentes simultaneamente, mas não sabemos a proporção de cada elemento candidato ".
Para resolver isso, Hirose e seus colegas do ELSI conduziram uma série de experimentos em que várias ligas foram submetidas a condições de calor e pressão semelhantes às do interior da Terra. Isso consistia em usar uma bigorna de diamante para espremer amostras de ligas do tamanho de poeira para simular condições de alta pressão e depois aquecê-las com um raio laser até atingir temperaturas extremas.
No passado, a pesquisa de ligas de ferro no núcleo concentrava-se predominantemente em ligas de ferro-silício ou óxido de ferro em altas pressões. Mas para o bem de seus experimentos, Hirose e seus colegas decidiram se concentrar na combinação de silício e oxigênio - que se acredita existir no núcleo externo - e examinar os resultados com um microscópio eletrônico.
O que os pesquisadores descobriram foi que, em condições de extrema pressão e calor, amostras de silício e oxigênio se combinaram para formar cristais de dióxido de silício - que eram similares em composição ao quartzo mineral encontrado na crosta terrestre. Portanto, o estudo mostrou que a cristalização do dióxido de silício no núcleo externo teria liberado flutuabilidade suficiente para alimentar a convecção do núcleo e um efeito de dínamo desde o início do éon hadeano.
Como John Hernlund, também membro do ELSI e co-autor do estudo, explicou:
“Esse resultado se mostrou importante para entender a energia e a evolução do núcleo. Ficamos empolgados porque nossos cálculos mostraram que a cristalização de cristais de dióxido de silício do núcleo poderia fornecer uma imensa fonte de energia nova para alimentar o campo magnético da Terra. ”
Este estudo não apenas fornece evidências para ajudar a resolver o chamado “Novo Paradoxo de Calor do Núcleo”, mas também pode ajudar a melhorar nossa compreensão de como eram as condições durante a formação da Terra e do início do Sistema Solar. Basicamente, se o silício e o oxigênio formarem cristal de dióxido de silício no núcleo externo ao longo do tempo, mais cedo ou mais tarde, o processo será interrompido quando o núcleo ficar sem esses elementos.
Quando isso acontece, podemos esperar que o campo magnético da Terra sofra, o que terá implicações drásticas para a vida na Terra. Também ajuda a restringir as concentrações de silício e oxigênio presentes no núcleo quando a Terra se formou, o que pode ajudar bastante a informar nossas teorias sobre a formação do Sistema Solar.
Além disso, esta pesquisa pode ajudar os geofísicos a determinar como e quando outros planetas (como Marte, Vênus e Mercúrio) ainda tinham campos magnéticos (e possivelmente levam a idéias de como eles poderiam ser energizados novamente). Poderia até ajudar as equipes científicas de caçadores de exoplanetas a determinar quais exoplanetas possuem magnetosferas, o que nos permitiria descobrir quais mundos extra-solares poderiam ser habitáveis.
