Núcleo da Terra em estado superiónico: a revolução na compreensão do coração do nosso planeta

Data de publicação: 18 de novembro de 2025

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Por Fabiano C. Prometi, repórter-chefe — Horizontes do Desenvolvimento: Inovação, Política e Justiça Social

Uma nova luz científica vem iluminando o interior mais profundo da Terra: evidências recentes e robustas indicam que o núcleo interno do nosso planeta não é simplesmente sólido ou líquido, mas ocupa um estado exótico chamado superiónico — uma mistura entre fluidez e rigidez que desfaz paradigmas centenários de geofísica. Essa descoberta, feita por pesquisadores de várias instituições internacionais, carrega implicações profundas para nossa compreensão da estrutura do planeta, da geração do campo magnético terrestre e até das dinâmicas de longo prazo da Terra.

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A gênese da descoberta

Durante décadas, o modelo clássico do núcleo terrestre permaneceu relativamente estático: um núcleo externo de ferro fundido em rotação líquida, cercando um núcleo interno teoricamente sólido, composto principalmente por ferro e níquel. Essa visão, baseada em dados sísmicos e modelos geofísicos, foi dominante até recentemente.

No entanto, simulações computacionais avançadas e experimentos de alta pressão e temperatura têm começado a desafiar esse modelo. Pesquisadores do Instituto de Geociências da Academia Chinesa de Ciências (IGCAS) e de centros associados revelaram que sob as condições extremas encontradas no núcleo — pressões de centenas de gigapascais e temperaturas superiores a milhares de kelvins — ligas de ferro (Fe) combinadas com elementos mais leves como carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O) podem entrar em um estado superiónico. Academia Chinesa de Ciências+2PubMed+2

No estado superiónico, os átomos de ferro permanecem fixos em uma rede cristalina (como em um sólido), enquanto os elementos mais leves se movem livremente dentro dessa rede, como se fossem líquidos. Academia Chinesa de Ciências+2Live Science+2 Esse comportamento foi sugerido por simulações “ab initio” (baseadas na mecânica quântica) e confirmado experimentalmente por meio de choques de onda e medições de velocidade de som sob condições de núcleo. PubMed

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Evidências experimentais e teóricas

Um estudo recente publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences (via PubMed) utilizou uma liga de ferro com 1,5% em peso de carbono (Fe–1,5 wt% C), submetendo-a a pressões de cerca de 140 GPa, típicas do núcleo, e temperaturas próximas à parte inferior de sua curva de fusão. Os cientistas observaram uma queda significativa na velocidade das ondas de cisalhamento (Vs) — aproximadamente 23% em relação ao ferro puro — e um valor elevado da razão de Poisson (~0,43), ambos compatíveis com a presença de um estado superiónico. PubMed Eles concluíram que a difusão dos elementos leves através da rede de ferro explica a suavidade líquida aparente, mesmo quando o ferro permanece estruturalmente rígido.

Complementando os resultados práticos, simulações baseadas em dinâmica molecular ab initio mostraram que ligas de Fe–H, Fe–C e Fe–O podem atingir esse estado superiónico sob condições de núcleo. Academia Chinesa de Ciências+1 Em particular, o trabalho mostra que os coeficientes de difusão dos elementos leves nessas ligas se aproximam dos encontrados em líquidos puros, apesar da rede de ferro se manter cristalina.

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Implicações geofísicas e para o campo magnético

Por que isso é tão relevante? O estado superiónico no núcleo interno da Terra oferece explicações para fenômenos que antes eram enigmáticos ou parcialmente compreendidos:

1. Velocidade das ondas sísmicas: Observações sísmicas mostram que as ondas de cisalhamento (S-waves) viajam mais lentamente no núcleo interno do que se esperaria para um sólido puro. O superíonico resolve essa discrepância: a rede de ferro rígida produz características próximas ao sólido, mas a presença dos elementos leves em difusão reduz a rigidez efetiva. PubMed+1

2. Razão de Poisson elevada: A alta razão de Poisson medida em experimentos indica um comportamento menos rígido e mais “anelástico”, consistente com o movimento interno dos elementos leves. PubMed

3. Geração do campo magnético: Um aspecto ainda mais intrigante é a possível relação entre o estado superiónico e a estrutura anisotrópica (direcional) observada no núcleo, bem como com o campo magnético da Terra. Estudos sugeriram que a difusão de hidrogênio em ligas de ferro pode ser influenciada por campos elétricos ou magnéticos, realinhando a estrutura cristalina e gerando texturas preferenciais que contribuem para a anisotropia sísmica do núcleo. Phys.org Em outras palavras, a mobilidade iônica desses elementos poderia estar diretamente conectada ao comportamento do campo geomagnético.

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Contextualização no panorama científico global

A descoberta do estado superiónico no núcleo não é completamente isolada: é parte de uma tendência mais ampla na ciência dos estados exóticos da matéria sob condições extremas. Por exemplo, a chamada superionic ice — uma fase de gelo na qual os íons de hidrogênio fluem livremente através de uma rede de oxigênio — já foi criada em laboratório e sugerida como presente no interior de gigantes gasosos como Urano e Netuno. CBS News Além disso, pesquisas teóricas recentes sobre exoplanetas mostram que estados superiónicos podem ser comuns em núcleos planetários sob enormes pressões, oferecendo novos caminhos para estudar a evolução de mundos além da Terra. gywlxb.cn+1

No âmbito acadêmico, artigos de física mineral têm investigado as transições para estados superiónicos e seu impacto na condutividade elétrica, difusão iônica e estabilidade química em materiais submetidos a tensões extremas. arXiv+1 Essas linhas de pesquisa reforçam a relevância da descoberta para geociência, física de materiais e astrofísica.

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Desafios, críticas e futuro da investigação

Apesar do entusiasmo, a hipótese superiónica no núcleo da Terra não está isenta de debates e limitações:

• Validação experimental: Recriar em laboratório as condições exatas do núcleo terrestre (pressão, temperatura, composição) é extremamente difícil. Embora os choques de onda e outras técnicas forneçam aproximações valiosas, ainda há margem para incertezas e artefatos experimentais.

• Composição exata: Quantificar exatamente quanto de cada elemento leve (C, H, O, possivelmente outros) existe no núcleo, e em que proporções, é um desafio. A composição assumida nas simulações pode não corresponder perfeitamente ao núcleo real. Artigos recentes sugerem que a concentração de oxigênio pode ser mais elevada do que se pensava anteriormente. arXiv

• Relação com o campo magnético: A hipótese de que o superíonico contribui para a anisotropia sísmica e para a dinâmica do campo magnético é promissora, mas ainda requer confirmação direta. Estudos teóricos apontam para a influência do campo geomagnético na orientação cristalina de ligas superiónicas, mas a complexidade do núcleo torna difícil validar completamente essas conjecturas. Phys.org

• Modelagem geodinâmica: Incorporar um núcleo superiónico em modelos geodinâmicos de convecção, geração de campo magnético (dínamo) e evolução térmica de longo prazo da Terra exigirá revisões significativas das teorias atuais.

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Impacto social, ético e político

Embora a descoberta do estado superiónico no núcleo terrestre seja fundamentalmente científica, ela também possui implicações mais amplas que dialogam com políticas de ciência, educação e investimento em pesquisa:

• Financiamento de pesquisa básica: Esse tipo de avanço ressalta a importância do financiamento continuado para laboratórios de alta pressão, simulações computacionais avançadas e cooperação internacional em geociência.

• Educação científica: A complexidade do interior da Terra pode servir como ferramenta pedagógica para aproximar o público do método científico, explorando ideias sobre como inferimos o invisível por meio de ondas sísmicas, simulações e experimentos extremos.

• Justiça social e global: Países emergentes que investirem em ciência de ponta poderão contribuir para essas descobertas e participar de redes de pesquisa globais, fortalecendo sua soberania científica. Além disso, a transparência na comunicação dessas descobertas é crucial para evitar desinformação (por exemplo, teorias conspiratórias ou pseudocientíficas sobre o “núcleo misterioso”).

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Conclusão

A proposta de que o núcleo interno da Terra esteja em um estado superiónico representa uma virada paradigmática na geociência. Ela desafia noções consolidadas e oferece explicações elegantes para observações sísmicas e magnéticas que, até recentemente, eram consideradas anômalas. Apesar dos desafios técnicos, esse avanço sinaliza como a combinação de simulações quânticas, experimentos de alta pressão e colaboração internacional pode revelar os segredos mais profundos do nosso planeta.

À medida que novas técnicas experimentais e teóricas emergem, espera-se que essa linha de investigação evolua, aprofundando a compreensão não apenas da Terra, mas também de outros corpos celestes que compartilham estados extremos semelhantes. Em última instância, a ciência do núcleo supera a curiosidade acadêmica: ela ilumina a própria história da Terra, sua estabilidade magnética — vital para a vida — e os processos dinâmicos que moldaram nosso mundo desde o seu nascimento.

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Repórter: Fabiano C. Prometi
Editor-chefe: Fabiano C. Prometi
Equipe editorial: Horizontes do Desenvolvimento

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