Elementos Envato
O núcleo no centro da Terra
Uma investigação recente sugere que o ferro no núcleo interno sólido da Terra se comporta como um eletrídeo, o que explica a baixa quantidade de elementos leves no nosso planeta.
Há quase um século que os cientistas se intrigam com um mistério planetário fundamental: porque é que a Terra contém muito menos elementos leves, como hidrogénio, carbono, azoto, enxofre e gases nobres, do que o esperado em comparação com o Sol ou os meteoritos?
Um crescente corpo de investigação sugere que parte da resposta pode estar nas profundezas do núcleo interno da Terra e numa classe invulgar de materiais conhecidos como eletrídeos.
Um estudo recente publicado na Communications Materials propôs que, sob as pressões extremas do núcleo interno sólido da Terra, o ferro pode comportar-se como um eletrídeo, um estado raro da matéria em que os eletrões ficam presos em cavidades dentro da estrutura atómica, em vez de orbitarem átomos individuais ou de se moverem livremente como nos metais convencionais.
Estes eletrões aprisionados poderiam estabilizar e absorver elementos leves ao longo de milhares de milhões de anos, explicando potencialmente porque é que os dados sísmicos indicam que o núcleo interno é menos denso do que o ferro puro.
Os eletrídeos diferem dos sólidos comuns porque as suas redes cristalinas contêm sítios “atratores não nucleares” onde os eletrões se acumulam. Isto confere-lhes propriedades físicas e químicas incomuns. Os eletrões de alta pressão foram identificados pela primeira vez no sódio em 2009, quando as experiências mostraram que o metal se transformava de um condutor brilhante num isolante transparente sob compressão extrema. Desde então, os investigadores encontraram evidências de comportamento semelhante noutros elementos e compostos.
Para além do seu possível papel no interior da Terra, os eletrídeos estão a atrair a atenção pelas suas aplicações práticas. Como os seus eletrões aprisionados são altamente reativos, os eletrídeos podem atuar como catalisadores poderosos, reduzindo a energia necessária para as reações químicas. Um desses materiais, a mayenite, já está a ser utilizado para produzir amoníaco de forma mais eficiente num processo que consome cerca de 20% menos energia do que o método tradicional de Haber-Bosch, que representa cerca do 2% do consumo global de energia.
Apesar da hipótese proposta no estudo, ainda persistem algumas dúvidas. Os cientistas debatem se o ferro no núcleo da Terra forma realmente um eletrão, e não existe uma teoria fiável para prever quando os materiais adotarão este estado. Os investigadores estão agora a recorrer a simulações avançadas e a inteligência artificial para identificar novos electrídeos e compreender melhor a sua formação.