Por que o núcleo interno da Terra é sólido quando está mais quente que a superfície do Sol?

A camada geológica mais interna da Terra é uma bola metálica sólida com cerca de 2.400 quilômetros  de diâmetro. Nunca o amostramos – apenas chegar ao manto é um desafio e depois faltam mais duas camadas – mas sabemos algo sobre sua composição e condições físicas pela maneira como as ondas sísmicas passam.

Entre as coisas que aprendemos sobre o núcleo interno está que, em sua superfície, é aproximadamente 6.000 ºC, dependendo de qual estimativa você usa. Coincidentemente, o valor mais baixo é o mesmo que a média na superfície do Sol e muito mais quente que as manchas solares . Também sabemos que, ao contrário do núcleo externo, o núcleo interno é sólido ou muito próximo a ele. Isso pode parecer uma contradição, mas a explicação é realmente muito simples.

A camada mais interna do núcleo da Terra é mais quente que o sol e cresce lentamente.
Crédito da imagem: Puslatronik/Shutterstock.com

A superfície do Sol é plasma (como gás, mas altamente ionizado) não apenas porque é principalmente hidrogênio muito quente, mas porque está exposto ao espaço. O núcleo interno fica sob o vasto peso do núcleo externo, manto e crosta. A pressão de tudo isso empurrando para baixo é de cerca de 350 gigapascais, ou mais de 3 milhões de vezes a pressão atmosférica ao nível do mar.

Isso é o suficiente para transformar uma mistura de ferro com um pouco de níquel e outros elementos de líquido em sólido. Assim como a água ferve a temperaturas muito mais baixas no topo de uma montanha, porque a pressão do ar lá é menor, altas pressões podem elevar a temperatura na qual uma substância derrete.

De fato, a maneira como conhecemos a temperatura no limite entre o núcleo externo líquido e o interno sólido é calculando a pressão naquele ponto e estimando o quão quente os metais do núcleo podem estar enquanto ainda estão sólidos. Logo acima do limite, a pressão é ligeiramente menor e o mesmo material se transforma em líquido.

Não estamos acostumados a lidar com pressões como essa, obviamente, então as estimativas de temperatura extrapolam um pouco o que sabemos. É por isso que há variação nas estimativas da temperatura, mas quando você está lidando com números tão distantes de nossa experiência, um desvio de 10% provavelmente não muda muito.

O núcleo está esfriando lentamente à medida que a concentração de elementos radioativos que o aquecem diminui, então acredita-se que o núcleo interno esteja crescendo lentamente, já que em temperaturas mais baixas partes do núcleo externo se solidificam.

Ah, mas é realmente sólido?

O núcleo externo da Terra é líquido, o núcleo interno é sólido. Dada a sua temperatura extraordinária, como isso é possível?
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As vibrações não se propagam de maneira muito diferente entre um objeto sólido e um líquido extremamente viscoso. De fato, a diferença é tão pequena que não está claro que nossas medições da maneira como as ondas sísmicas dos terremotos passam pelo núcleo podem identificar se o núcleo é realmente sólido ou não. Se isso parece surpreendente, considere que os cientistas de materiais debateram por décadas se o vidro em suas janelas é um sólido ou um líquido super-resfriado , e podemos tocá-los. 




Se o núcleo interno for realmente líquido, sua viscosidade é absurdamente alta. Uma estimativa o coloca em um bilhão de vezes mais alto que o tom. Você pode ter uma ideia do que isso significa assistindo ao experimento mais lento do mundo, mas esteja avisado, isso faz com que observar a grama crescer pareça um esporte de ritmo acelerado.

Se o núcleo interno for um líquido muito, muito lento, pode haver convecção interna que pode aumentar ligeiramente o campo magnético do planeta , mas a maior parte disso vem do núcleo externo. A viscosidade também pode explicar por que as ondas demoram mais para viajar através do núcleo de um terremoto perto do equador do que de pólo a pólo.