Experiência apoia hidreto de ferro superiónico no núcleo terrestre

Um laser incide sobre uma amostra colocada sob pressão entre pequenas bigornas de diamante. Nesta experiência do instituto Science Tokyo, os investigadores aqueceram hidreto de ferro a mais de 2 000 kelvin e submeteram-no a uma pressão de até 110 gigapascais. A difração de raios X revelou uma curva invulgar da expansão térmica. Os investigadores japoneses interpretaram-na como a primeira confirmação experimental de que pode existir hidreto de ferro superiónico no núcleo terrestre.

Superiónico parece contraditório, mas descreve um estado claro da matéria: os átomos de ferro permanecem ligados num cristal, como num sólido, enquanto os átomos de hidrogénio, mais leves, fluem através dele como num líquido. No núcleo terrestre, seria de esperar este comportamento em condições que só podem ser reproduzidas aproximadamente em laboratório: aí existem mais de 300 gigapascais e mais de 6 000 kelvin. Já a 6 gigapascais, o grafite transforma-se em diamante.

O indício decisivo estava na expansão térmica. Até 1 590 kelvin, a expansão dos cristais de hidreto de ferro aumentou; acima desse valor, caiu abruptamente. A curva assemelha-se a um V invertido e corresponde ao padrão que outros materiais também apresentam na transição da fase sólida para a superiónica. Os resultados foram publicados na Nature Geoscience.

Numa segunda experiência, os cristais foram submetidos a uma tensão elétrica. O hidrogénio deslocou-se efetivamente através do material na direção da tensão, embora mais lentamente do que o calculado até agora. Para atravessar todo o núcleo interno da Terra, precisaria de mais de cem vezes o tempo de existência da Terra. Os investigadores concluem daí que o hidrogénio que chegou ao núcleo terrestre durante a formação da Terra permanecerá aí retido, pelo menos por enquanto.

E o que muda concretamente? Não resulta daqui nenhum método para produzir hidrogénio branco — isto é, hidrogénio de ocorrência natural. A medição fornece, contudo, um possível elemento para explicar por que motivo as ondas sísmicas secundárias, ou seja, as ondas de cisalhamento no interior da Terra, atravessam o núcleo mais lentamente do que o esperado: o hidrogénio móvel poderá tornar a liga de ferro mais macia e amortecer as deformações sísmicas.