Uma nova escala de pressão foi determinada usando raios X avançados no SPring-8 Center da RIKEN. Descobriu-se que a escala antiga superestimava a pressão em 20% nos níveis encontrados no núcleo da Terra. As implicações desta nova escala são vastas, com revelações de que o núcleo interno tem cerca do dobro do material leve que se pensava anteriormente.
Os investigadores revelam uma escala de pressão mais precisa usando raios X avançados, revelando que o núcleo interno da Terra tem o dobro do material leve estimado anteriormente. Sua metodologia fornece um caminho mais fácil para futuras medições de pressão.
Em pesquisa publicada em 8 de setembro na revista Avanços da Ciênciauma equipe de cientistas determinou uma nova escala de pressão, que é crítica para a compreensão da composição da Terra.
Usando raios X de um espectrômetro excepcionalmente poderoso na RIKEN Primavera-8 Center, eles evitaram algumas das grandes aproximações de trabalhos anteriores, descobrindo que a escala anterior superestimava a pressão em mais de 20%, em 230 gigapascais (2,3 milhões de atmosferas) — uma pressão alcançada no núcleo da Terra. Isso é semelhante a alguém correndo uma maratona que pensava ter 26 milhas (42 quilômetros), mas descobre que na verdade só correu 21 milhas (34 quilômetros). Embora 20% possa parecer uma correção modesta, tem grandes implicações.
Implicações para a composição da Terra
Uma escala de pressão precisa é crítica para compreender a composição da Terra. Em particular, a composição do núcleo é calorosamente debatida, pois é importante tanto para a compreensão do nosso planeta no presente, como para a compreensão da evolução do sistema solar no passado distante.
Embora seja geralmente aceito que o núcleo é composto principalmente de ferro, as evidências do rastreamento da propagação das ondas sísmicas dos terremotos sugerem que o núcleo também contém material mais leve.
Quando a nova escala foi usada para interpretar o modelo sismológico, a equipe descobriu que a quantidade de material leve no núcleo interno era cerca do dobro do esperado anteriormente e, de fato, a massa total de material leve em todo o núcleo é provavelmente cinco vezes maior. ou mais, a da crosta terrestre – a camada em que vivemos.
Metodologia de Pesquisa
No novo trabalho, a equipe, liderada por Alfred QR Baron do RIKEN SPring-8 Center, e Daijo Ikuta e Eiji Ohtani da Universidade de Tohoku, usou Espalhamento Inelástico de Raios X (IXS) para medir a velocidade do som de uma amostra de rênio sob pressão. Uma pequena amostra de rênio (<0,000000001 gramas = 1 nanograma) foi colocada sob extrema pressão, esmagando-a entre dois cristais de diamante em uma célula bigorna de diamante (DAC).
A célula foi colocada no grande espectrômetro IXS em BL43LXU (figura 2) e pequenas mudanças (~1 ppm) na energia dos raios X espalhados pelo rênio foram cuidadosamente medidas, permitindo aos pesquisadores determinar a velocidade do som do rênio. .
Eles determinaram as velocidades do som compressivo/longitudinal e de cisalhamento/transversal, e a densidade do rênio. Isso permitiu aos pesquisadores determinar a pressão a que o rênio foi submetido.
Densidade de rênio como indicador de pressão
O novo estudo fornece uma relação direta entre a densidade e a pressão do rênio. Baron diz: “A densidade do rênio em alta pressão é simples e rápida de medir, e existem muitas instalações em todo o mundo onde tais medições podem ser feitas. No entanto, medir a velocidade do som é muito mais difícil e, nessas pressões, provavelmente só é possível na prática usando o espectrômetro RIKEN no BL43LXU do SPring-8.”
A equipe fez o trabalho pesado para que outros cientistas possam agora usar uma densidade muito mais fácil de medir para determinar a pressão.
Como dizem Ikuta, Ohtani e Baron: “Quando usamos nossa nova escala para interpretar o comportamento do ferro metálico sob alta pressão e o comparamos com o modelo sísmico da Terra, descobrimos que o material leve escondido no núcleo interno é provavelmente quase o dobro do que era esperado anteriormente. Mudanças semelhantes, talvez ainda maiores em magnitude, podem ser esperadas ao considerar a estrutura de outros planetas. Nosso trabalho também sugere uma reavaliação da dependência da pressão de quase todas as propriedades dos materiais que foram medidas em pressões semelhantes ou maiores que as do núcleo da Terra.”
