O campo magnético da Terra é mais antigo do que pensávamos

Interpretação artística de uma aurora na Terra Aurora há 3,4-4,45 bilhões de anos. A oval da aurora era bem maior em relação ao que acontece hoje. Trata-se do resultado da interação de um fraco campo magnético dipolar terrestre e a pressão do vento solar com uma dinâmica mais acentuada. A intensidade da aurora é mais brilhante, devido à maior densidade do vento solar, muitas vezes maior do ocorre hoje. A cor dominante reflete as energias das partículas em precipitação na antiga atmosfera redutora. Créditos: J. Tarduno e R. Cottrell

O campo magnético da Terra, que nos protege da radiação letal do Sol, bem como dos ventos solares, surgiu no núcleo do planeta ainda mais cedo do que se pensava na história da Terra. Embora esse campo, há 3,45 bilhões de anos, não tenha sido forte o suficiente para proteger a vida na Terra, novas descobertas sugerem que o jovem planeta era significativamente mais úmido do que é agora, conforme grupo de pesquisadores que descobriram um campo magnético antigo congelado nas rochas encontradas na África do Sul.

John Tarduno da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, e sua equipe, mediram o campo magnético detectado em uma amostra de rochas vulcânicas recolhidas no Cinturão Barberton Greenstone.

Como se investiga isso? Em geral quando rochas vulcânicas se solidificam, um pequeno número de inclusões magnéticas – preso dentro de rocha fundida – permanece alinhado com o campo magnético da Terra. Assim, as rochas vulcânicas agem como dispositivos de gravação, registrando a força e a configuração do campo magnético no momento da sua solidificação, deixando uma assinatura do comportamento do magnetismo terrestre no passado.

Super SQUID

Em primeiro lugar, a equipe teve que criar um dispositivo capaz de medir o campo magnético minúsculo dentro das rochas, e para isso, os pesquisadores escolheram um dispositivo de interface quântica supercondutora ou magnetômetro SQUID. O dispositivo padrão SQUID disponível carecia em atingir a sensibilidade requisitada por Tarduno e sua equipe. Assim, os pesquisadores tiveram de personalizar o aparelho, reduzindo o diâmetro da zona sensível até apenas 6 mm.

Usando o SQUID adaptado, os cientistas foram capazes de confirmar a análise dos cristais de silicato de 3,5 bilhões anos de idade tinha mostrado um campo magnético originado no núcleo da Terra. Assim esta descoberta adiciona mais informações ao estudo do campo magnético terrestre, uma vez que o mais antigo registro do campo magnético da Terra antes desta pesquisa foi datado de 3,2 bilhões de anos, descoberto em outro afloramento de diferentes tipos de rochas vulcânicas na África do Sul.

Outro desafio enfrentado pelos pesquisadores foi o de isolar as amostras de rocha que efetivamente não sofreram grandes alterações ao longo dos últimos 3,5 bilhões anos. As inclusões magnéticas contidas no interior dos cristais de silicato isolados são propensas a mudanças químicas e estruturais, como resultado da formação das montanhas nesta área. “Este é como o cenário da ‘história de Cachinhos Dourados’, onde necessitamos de uma quantidade suficiente de partículas magnéticas para fazer o registro, mas não em demasia para falsear os resultados”, disse Tarduno.

O protetor da vida

O campo magnético da Terra é gerado pelo movimento de ferro fundido nas profundezas externas do núcleo do planeta – a força de Coriólis ajuda a criar um padrão de convecção nesta área, levando a criação de um geodínamo. Atualmente, o campo magnético terrestre se estende até a magnetosfera, que atinge até 60.000 quilômetros, ou 10,7 raios terrestres na direção do Sol e bem mais longe na direção oposta ap Sol. A magnetosfera termina na magnetopausa, o que representa um “ponto morto” entre o campo magnético da Terra e a energia dos ventos solares – a vida na Terra depende da magnetosfera para protegê-la.

Adicionalmente, os pesquisadores descobriram que o campo magnético terrestre foi significativamente mais fraco há 3,5 bilhões de anos. E mais ainda, os cientistas usaram um modelo solar estabelecido para concluir que, enquanto o sol estava ejetando material para o espaço (vento solar) a uma taxa de 100 vezes maior do que a média do hoje observada. A combinação desses dois fatores significa que o magnetopausa estava na metade da distância da Terra que hoje.

Este cenário proposto leva a conclusões dramáticas sobre a Terra primordial. Tarduno disse que essas condições teriam permitido a perda de vastas quantidades de água para o espaço (no processo de erosão atmosférica causada pelo vento solar) antes do ciclo da água ter se estabilizado no planeta. Por esta razão, os cientistas concluíram que o planeta jovem, antes do aumento do campo magnético, continha muito mais água do que se pensava anteriormente e significativamente muito mais água do que encontramos atualmente.

Esta pesquisa foi publicada na revista Science.

Fontes:

Science: Geodynamo, Solar Wind, and Magnetopause 3.4 to 3.45 Billion Years Ago

Autores: John A. Tarduno,^1,2 Rory D. Cottrell,¹ Michael K. Watkeys,³ Axel Hofmann,³ Pavel V. Doubrovine,^1,4 Eric E. Mamajek,² Dunji Liu,⁵ David G. Sibeck,⁶ Levi P. Neukirch,² Yoichi Usui^1,7

¹ Department of Earth and Environmental Sciences, University of Rochester, Rochester, NY 14627, USA.
² Department of Physics and Astronomy, University of Rochester, Rochester, NY 14627, USA.
³ School of Geological Sciences, University of KwaZulu-Natal, Durban 4000, South Africa.
⁴ Physics of Geological Processes, University of Oslo, Oslo 0316, Norway.
⁵ Beijing SHRIMP Centre, Chinese Academy of Geological Sciences, 26 Baiwanzhuang Road, Beijing 100037, China.
⁶ Code 674, NASA/Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20771, USA.
⁷ Department of Earth Sciences, Tohoku University, Sendai, Miyagi 980-8578, Japan.

Physicsworld.com: Earth’s magnetic field older than we thought

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