Núcleo interno da Terra: Uma mistura de Fe sólido e elementos leves semelhantes a líquidos

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Estrutura interior da Terra e núcleo interno superiônico. Crédito: IGCAS

O núcleo da Terra, a parte mais profunda do nosso planeta, é caracterizado por pressão e temperatura extremamente altas. É composto por um núcleo externo líquido e um núcleo interno sólido.

O núcleo interno é formado e cresce devido à solidificação do ferro líquido no limite interno do núcleo . O núcleo interno é menos denso que o ferro puro, e acredita-se que alguns elementos leves estejam presentes no núcleo interno.

Uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo Prof. He Yu do Instituto de Geoquímica da Academia Chinesa de Ciências (IGCAS) descobriu que o núcleo interno da Terra não é um sólido normal, mas é composto de uma sub-rede de ferro sólido e líquido-like. elementos leves, também conhecido como estado superiônico. Os elementos leves do tipo líquido são altamente difusivos em sub-redes de ferro sob condições de núcleo interno.

Este estudo foi publicado na Nature em 9 de fevereiro.

Um estado superiônico, que é um estado intermediário entre sólido e líquido, existe amplamente no interior dos planetas. Usando simulações computacionais de alta pressão e alta temperatura baseadas na teoria da mecânica quântica, pesquisadores do IGCAS e do Center for High Pressure Science & Technology Advanced Research (HPSTAR) descobriram que algumas ligas Fe-H, Fe-C e Fe-O se transformaram em um estado superiônico sob condições de núcleo interno.

Nas ligas de ferro superiônicas, os elementos leves tornam-se desordenados e difusos como um líquido na rede, enquanto os átomos de ferro permanecem ordenados e vibram em torno de sua rede, formando a estrutura sólida de ferro. Os coeficientes de difusão de C, H e O em ligas de ferro superiônicas são os mesmos que em Fe líquido.

"É bastante anormal. A solidificação do ferro no limite interno do núcleo não altera a mobilidade desses elementos leves, e a convecção dos elementos leves é contínua no núcleo interno", disse o Prof. He Yu, o primeiro e autor correspondente. do estudo.

Um mistério de longa data sobre o núcleo interno é que ele é bastante macio, com uma velocidade de onda de cisalhamento bastante baixa. Os pesquisadores calcularam as velocidades sísmicas nessas ligas de ferro superiônicas e encontraram uma diminuição significativa na velocidade das ondas de cisalhamento. "Nossos resultados se encaixam bem com as observações sismológicas. São os elementos semelhantes a líquidos que fazem o núcleo interno amolecer", disse o co-primeiro autor Sun Shichuan do IGCAS.

Elementos de luz altamente difusivos podem afetar as velocidades sísmicas, fornecendo pistas críticas para a compreensão de outros mistérios no núcleo interno. A estrutura anisotrópica, atenuações de ondas sísmicas e mudanças estruturais do núcleo interno durante décadas passadas podem ser racionalizadas no modelo superiônico considerando a distribuição e convecção desses elementos líquidos no núcleo interno.

Explorar mais

A reprodução das condições do núcleo sugere que o núcleo externo da Terra é menos denso que o ferro líquido

Mais informações: Yu He, ligas de ferro superiônicas e suas velocidades sísmicas no núcleo interno da Terra, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-021-04361-x . www.nature.com/articles/s41586-021-04361-x

Informações do jornal: Nature

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências

Fonte: Phys News / pela Academia Chinesa de Ciências / 09-02-2022     

https://phys.org/news/2022-02-earth-core-mixture-solid-fe.html

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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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