Terra

Washington:

Observando o calor das profundezas*

A chave para entender a evolução da Terra é observar como o calor é conduzido nos profundos

 mantos inferiores, situados em uma região com cerca de 660 a 2.900 km abaixo da superfície.

O fluxo de calor total através da terra é de aproximadamente 10,4 terawatts,

o que é cerca de 60% da energia utilizada atualmente por toda a civilização.

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Pesquisadores da Carnegie Institution, apoiados por colegas da Universidade de Illinois, pela primeira vez foram capazes de simular experimentalmente as condições de pressão regional para medir a condutividade térmica, usando uma nova técnica de medição desenvolvida pelos colaboradores e implementada pela equipe de Carnegie, usando no manto, material de óxido de magnésio (MgO).

Eles descobriram que a transferência de calor é mais baixa do que foi estimado em outras previsões, com o fluxo de calor total através da Terra é de aproximadamente 10,4 terawatts, o que é cerca de 60% da energia utilizada atualmente por toda a civilização. Eles também descobriram que a condutividade tem menor dependência de condições de pressão do que o previsto. A pesquisa foi publicada em 9 de agosto, disponibilizando relatórios científicos online.

O principal autor do estudo, Douglas Dalton explica, "O manto inferior fica em cima do núcleo, onde as pressões variam de 230 mil a 1,3 milhões de vezes a pressão ao nível do mar, chegando a temperaturas de um inferno, com cerca de 2800°C a 6700°C. Os componentes principais são os óxidos de magnésio, silício e cálcio. A transferência de calor ocorre a uma taxa mais elevada entre materiais de elevada condutividade térmica, maior do que entre os materiais de baixa condutividade térmica, de modo que estes óxidos de baixa condutibilidade térmica são isolantes.

"Os átomos dos materiais principais do manto são soluções sólidas e estão em um arranjo desordenado, o que afeta a maneira como eles conduzem o calor. Até agora, o efeito deste sintoma na forma de calor não havia sido realizado, mas apenas estimado com as experiências a baixas pressões. A pressão sobre a dependência da condutividade térmica ainda não foi abordada em materiais desordenados. Nós esprememos as amostras entre duas pontas de diamante numa bigorna e medimos a condutividade térmica das amostras, na estreia de uma técnica chamada fototérmica de domínio de tempo", declarou o co-autor Alexander Goncharov.

"Atingimos até 600 mil vezes a pressão atmosférica à temperatura ambiente. Esta técnica permite medir as propriedades térmicas do material a partir da mudança na refletância da superfície do material, evitando assim, a necessidade de contato do material de interesse, conforme exigido pelas técnicas convencionais. Temos então comparações com os resultados de modelos teóricos, declarou Goncharov”.

Os cientistas também mostraram que há uma menor dependência da condutividade térmica em pressão do que era previsto. Cálculos mostraram que no limite do manto do núcleo existe um fluxo de calor total estimado em 10,4 terawatts por toda a Terra.

"Os resultados fornecem importantes limites sobre o grau em que o calor é transferido por convecção em oposição à condução no manto inferior. O próximo passo será examinar os efeitos de componentes minerais diferentes sobre a condutividade térmica e compreender melhor a base da escala atômica de movimento convectivo desses materiais dentro do contexto mais amplo da dinâmica do manto", afirmou Russell J. Hemley, diretor do Laboratório de Geofísica da Universidade Carnegie.  

"Os resultados sugerem que esta técnica poderia realmente avançar na análise da alta pressão, da temperatura e dos estudos das profundezas da Terra e, assim, fornecer uma melhor compreensão de como a Terra está evoluindo e como determinados materiais reagem sob condições intensas", concluiu Goncharov.

Esta pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation, The Carnegie DOE Alliance Center (CDAC) e Energy Frontier Research in Extreme Environments Center (EFree).

- Nota: Este artigo foi composto com base em materiais fornecidos pela Carnegie Institution for Science.

* Informações de Geology Page, com tradução de Pepe Chaves.

   06/10/2013

- Imagem: National Geographic.

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