Rochas antigas guardam pistas de como a Terra evitou um destino semelhante ao de Marte

Uma representação da Terra, primeiro sem um núcleo interno; segundo, com um núcleo interno começando a crescer, há cerca de 550 milhões de anos; terceiro, com um núcleo interno mais externo e interno, cerca de 450 milhões de anos atrás. Pesquisadores da Universidade de Rochester usaram o paleomagnetismo para determinar essas duas datas-chave na história do núcleo interno, que eles acreditam ter restaurado o campo magnético do planeta pouco antes da explosão da vida na Terra. Crédito: Ilustração da Universidade de Rochester / Michael Osadciw

Novas pesquisas paleomagnéticas sugerem que o núcleo interno sólido da Terra se formou há 550 milhões de anos e restaurou o campo magnético do nosso planeta.

O redemoinho de ferro líquido no núcleo externo da Terra, localizado a aproximadamente 2.800 quilômetros abaixo de nossos pés, gera o campo magnético protetor de nosso planeta, chamado magnetosfera. Embora este campo magnético seja invisível, é vital para a vida na superfície da Terra. Isso porque a magnetosfera protege o planeta do vento solar – fluxos de radiação do sol.

No entanto, cerca de 565 milhões de anos atrás, a força do campo magnético caiu para 10% de sua força hoje. Então, misteriosamente, o campo magnético se recuperou, recuperando sua força pouco antes da explosão cambriana da vida multicelular na Terra.

O que fez a magnetosfera se recuperar?

Esse rejuvenescimento aconteceu em algumas dezenas de milhões de anos, de acordo com uma nova pesquisa de cientistas da Universidade de Rochester. Isso é muito rápido em escalas de tempo geológicas e coincidiu com a formação do núcleo interno sólido da Terra, sugerindo que o núcleo é provavelmente uma causa direta.

“O núcleo interno é tremendamente importante”, diz John Tarduno, William R. Kenan Jr., professor de geofísica no Departamento de Ciências da Terra e Ambientais e reitor de pesquisa para Artes, Ciências e Engenharia em Rochester. “Logo antes do núcleo interno começar a crescer, o campo magnético estava no ponto de colapso, mas assim que o núcleo interno começou a crescer, o campo foi regenerado.”

No artigo, publicado em 19 de julho de 2022, na revista NComunicações da natureza, os cientistas determinaram várias datas importantes na história do núcleo interno, incluindo uma estimativa mais precisa de sua idade. A pesquisa fornece novas pistas sobre a história e a evolução futura da Terra e como ela se tornou um planeta habitável, bem como a evolução de outros planetas do sistema solar.

As camadas e a estrutura da Terra.

Desbloqueando informações em rochas antigas

A Terra é composta de camadas: a crosta, onde existe vida; o manto, a camada mais espessa da Terra; o núcleo externo fundido; e o núcleo interno sólido, que é, por sua vez, composto por um núcleo interno mais externo e um núcleo interno mais interno.

O campo magnético da Terra é gerado em seu núcleo externo. O redemoinho de ferro líquido causa correntes elétricas, acionando um fenômeno chamado geodínamo que produz o campo magnético.

Por causa da relação do campo magnético com o núcleo da Terra, os cientistas tentam há décadas verificar como o campo magnético e o núcleo da Terra mudaram ao longo da história do nosso planeta. Eles não podem medir diretamente o campo magnético devido à localização e temperaturas extremas dos materiais no núcleo. Felizmente, os minerais que sobem à superfície da Terra contêm minúsculas partículas magnéticas que bloqueiam a direção e a intensidade do campo magnético no momento em que os minerais esfriam e solidificam de seu estado fundido.

Para restringir melhor a idade e o crescimento do núcleo interno, Tarduno e sua equipe usaram um laser de CO2 e o magnetômetro do laboratório de interferência quântica supercondutora (SQUID) para analisar cristais de feldspato da rocha anortosita. Esses cristais têm minúsculas agulhas magnéticas dentro deles que são “registradores magnéticos perfeitos”, diz Tarduno.

Ao estudar o magnetismo preso em cristais antigos – um campo conhecido como paleomagnetismo – os pesquisadores determinaram duas novas datas importantes na história do núcleo interno:

• 550 milhões de anos atrás: o momento em que o campo magnético começou a se renovar rapidamente após um quase colapso 15 milhões de anos antes disso. Os pesquisadores atribuem a rápida renovação do campo magnético à formação de um núcleo interno sólido que recarregou o núcleo externo fundido e restaurou a força do campo magnético.
• 450 milhões de anos atrás: o momento em que a estrutura do núcleo interno em crescimento mudou, marcando a fronteira entre o núcleo interno mais interno e externo. Essas mudanças no núcleo interno coincidem com mudanças na mesma época na estrutura do manto sobrejacente, devido às placas tectônicas na superfície.

“Como restringimos a idade do núcleo interno com mais precisão, pudemos explorar o fato de que o núcleo interno atual é composto de duas partes”, diz Tarduno. “Os movimentos das placas tectônicas na superfície da Terra afetaram indiretamente o núcleo interno, e a história desses movimentos está impressa nas profundezas da Terra na estrutura do núcleo interno.”

Evitando um destino semelhante ao de Marte

Uma melhor compreensão da dinâmica e do crescimento do núcleo interno e do campo magnético tem implicações importantes, não apenas para descobrir o passado da Terra e prever seu futuro, mas também para desvendar as maneiras pelas quais outros planetas podem formar escudos magnéticos e sustentar as condições necessárias para abrigar a vida.

Os pesquisadores acreditam que[{” attribute=””>Mars, for example, once had a magnetic field, but the field dissipated. That left the planet vulnerable to solar wind and the surface oceanless. While it is unclear whether the absence of a magnetic field would have caused Earth to meet the same fate, “Earth certainly would’ve lost much more water if Earth’s magnetic field had not been regenerated,” Tarduno says. “The planet would be much drier and very different than the planet today.”

In terms of planetary evolution, then, the research emphasizes the importance of a magnetic shield and a mechanism to sustain it, he says.

“This research really highlights the need to have something like a growing inner core that sustains a magnetic field over the entire lifetime—many billions of years—of a planet.”

Reference: “Early Cambrian renewal of the geodynamo and the origin of inner core structure” by Tinghong Zhou, John A. Tarduno, Francis Nimmo, Rory D. Cottrell, Richard K. Bono, Mauricio Ibanez-Mejia, Wentao Huang, Matt Hamilton, Kenneth Kodama, Aleksey V. Smirnov, Ben Crummins and Frank Padgett III, 19 July 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-31677-7