Átomos de ferro descobrem dançando dentro do núcleo interno sólido da Terra

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Átomos de ferro descobrem 'dançando' dentro do núcleo
interno sólido da Terra
O núcleo de ferro sólido da Terra não é tudo o que parece. Na verdade, apenas este ano, os cientistas
descobriram que a esfera mais interna do nosso planeta não é suave, mas sim texturizada; e pára de
girar a cada sete décadas antes de mudar de direção.
Agora, em outro estudo surpreendente, uma equipe de pesquisadores acha que descobriu por que o
núcleo de ferro sólido da Terra é um pouco mais macio do que o esperado: seus átomos podem se
mover.
No núcleo interno da Terra, cerca de 5.100 quilômetros (ou 3.170 milhas) abaixo de nossos pés, os
átomos de ferro são embalados firmemente em uma estrutura hexagonal, comprimidos sob enorme
pressão e altas temperaturas.
Observações sísmicas recentes revelaram como a esfera interna da Terra exibe algumas propriedades
intrigantes, mais como metais macios, como chumbo e mais perto do ferro derretido do que o nódulo
sólido que podemos ter imaginado em nossas mentes.
De acordo com Youjun Zhang, físico da Universidade de Sichuan, na China, e colegas dos EUA e da
China que realizaram uma série de simulações de computador e experimentos de laboratório, isso é
porque os átomos de ferro no interruptor interno do núcleo se posicionam dentro de sua proposta de
estrutura de rede hexagonal.
Como as pessoas trocando de assentos em uma mesa de jantar, os átomos de ferro migram para
posições vizinhas sem perturbar a estrutura metálica subjacente do ferro, o que torna o núcleo mais
maleável, sugerem Zhang e colegas.
“O ferro sólido torna-se surpreendentemente macio nas profundezas da Terra, porque seus átomos
podem se mover muito mais do que jamais imaginamos”, explica Zhang. "Este movimento aumentado
torna o núcleo interno menos rígido, mais fraco contra as forças de cisalhamento."
https://www.sciencealert.com/earths-inner-core-isnt-a-smooth-sphere-after-all-its-textured
https://www.sciencealert.com/earths-inner-core-may-right-now-be-in-the-process-of-changing-direction
https://www.sciencealert.com/two-weird-blobs-deep-inside-earth-are-surprisingly-different
https://news.utexas.edu/2023/10/03/iron-atoms-discovered-on-the-move-in-earths-solid-inner-core/
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https://youtu.be/-PVXbeXoAIM
Antes disso, os cientistas haviam simulado o núcleo interno da Terra usando modelos computacionais
que tendiam a capturar menos de cem átomos dispostos em uma estrutura hexagonal repetitiva.
Alguns pesquisadores também sugeriram que o derretimento de bolsas dentro do núcleo interno da
Terra pode explicar algumas de suas propriedades observadas.
Mas esses bolsões provavelmente foram espremidos à medida que o núcleo se solidificou, sugerem
Zhang e seus colegas, e nenhuma teoria ainda explicou de forma abrangente a estranha flexibilidade do
orbe interno da Terra.
Para expandir sua visão da dinâmica da treliça, Zhang e seus colegas usaram um algoritmo de
supercomputador e aprendizado de máquina para simular um ambiente atômico muito maior, de mais de
10.000 átomos.
Os pesquisadores alimentaram seus dados de modelo coletados de experimentos de laboratório de alta
temperatura de pressão projetados para emular as condições do núcleo interno da Terra.
Em pressões que variam de 230 a 330 GPa e temperaturas logo abaixo do ponto de fusão do ferro,
simulações da estrutura de treliça repleta de perto sugerem que os átomos de ferro se movem em um
padrão de movimento coletivo "em que um átomo salta de sua posição de equilíbrio e empurra seus
átomos vizinhos".
https://youtu.be/-PVXbeXoAIM
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JB017792
https://doi.org/10.1073/pnas.2309952120
https://www.sciencealert.com/artificial-intelligence
https://doi.org/10.1073/pnas.2309952120
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Movimento simulado de ferro hexagonal em estreitamente embalado a 230 GPa e perto da
temperatura de fusão ao longo de 30 picossegundos. (Zhang et al., PNAS, 2023)
Essa difusão rápida ocorre em relação aos picossegundos, um trilionésimo de segundo, de modo que o
movimento não interrompe a estrutura da rede. Em vez disso, os átomos balançam de tal forma que o
núcleo de ferro se comporta como um sólido extremamente macio.
Esses resultados são, é claro, baseados em cálculos teóricos de uma substância que os cientistas não
podem amostrar, e só podem inferir suas propriedades de longe. Tendo em conta essas limitações, os
resultados se encaixam bem com as observações sísmicas.
“Agora, sabemos sobre o mecanismo fundamental que nos ajudará a entender os processos dinâmicos
e a evolução do núcleo interno da Terra”, diz o autor sênior Jung-Fu Lin, geocientista da Universidade do
Texas.
O estudo foi publicado na PNAS.
https://doi.org/10.1073/pnas.2309952120
https://news.utexas.edu/2023/10/03/iron-atoms-discovered-on-the-move-in-earths-solid-inner-core/
https://doi.org/10.1073/pnas.2309952120