Cientista do Observatório Nacional põe fim
ao Paradoxo de Kelvin sobre a Idade Termal da Terra.
Em julho de 2011, o pesquisador da Coordenação de Geofísica do
Observatório Nacional, Valiya Mannathal Hamza apresentou, com a
colaboração de seus alunos, um artigo num encontro de Geofísica na
Austrália, propondo uma solução para o paradoxo que preocupava os
geofísicos há mais de um século.
Lord Kelvin, o famoso físico irlandês, apresentou no final do século
XIX uma estimativa para a Idade da Terra de aproximadamente 60 milhões
de anos. Para chegar a essa conclusão, ele utilizou os resultados de
medidas de gradientes geotérmicos na Inglaterra. Essa estimativa,
lembra Hamza, desagradou a todos, teocratas e cientistas. Para os
teólogos, esse valor ultrapassava em muito suas estimativas bíblicas,
em que a Terra não passaria de um pouco mais de 6 mil anos de idade.
Para os geólogos e paleontólogos, era pequeno demais frente aos
valores que eles tinham obtido, da ordem de bilhões de anos.
Kelvin, para sustentar sua tese, argumentava que esse valor era,
inclusive, o dobro de uma estimativa que ele mesmo fez para a idade do
Sol! Através de um cálculo simples, que considerava que a energia do
Sol era produzida a partir da sua massa, Kelvin chegou a um valor de
30 milhões de anos para o Sistema Solar, desconsiderando, por falta de
informação científica, que a fonte de energia do Sol era a fusão
nuclear, fenômeno, na época, desconhecido.
Muitos contestaram os métodos usados por Kelvin, como John Perry e
Arthur Holmes, ambos também cientistas de grande credibilidade. Eles
argumentavam que Kelvin teria desprezado certas propriedades
evidentes, entre elas a produção de calor de origem nuclear.
Kelvin, mesmo em idade avançada, soube responder a essas questões,
mantendo a sua teoria incontestável. No entanto os seus resultados
eram bastante divergentes daqueles obtidos por outros métodos mais
diretos.
Por causa dessa discrepância, esse assunto passou a ser conhecido como
o Paradoxo de Kelvin, que propunha a determinação da idade termal da
Terra, isto é, determinada a partir das suas características térmicas.
Para construir o seu modelo, Kelvin considerou a variação da
temperatura em função da profundidade, medidas realizadas em minas de
carvão na Escócia. Para isso, ele admitiu algumas hipóteses que talvez
não correspondessem ao que efetivamente ocorre no interior da Terra.
Por exemplo:
1) A Terra teria evoluído termicamente a partir do estado sólido.
2) O interior da Terra era quimicamente homogêneo e semelhante à
camada mais externa.
Mais tarde, Kelvin concordou com a possibilidade da coexistência com
material em estado fundido (afinal, ele sabia da existência de
vulcões). O problema tornou-se mais complexo. Porém, numa reavaliação
do seu modelo, Kelvin chegou aos 85 milhões de anos para a idade da
Terra, ainda muito longe das estimativas de seus colegas geólogos e
paleontólogos (dos teólogos, nem se fala!).
Desde então, muito se aprendeu sobre a composição do interior de nosso
planeta. Novos instrumentos e novos métodos permitiram aprimorar o
conhecimento do material no interior da Terra e de suas propriedades
físicas e químicas, inclusive térmicas. Contudo, como nos mostra
Valiya Hamza, mesmo aplicando novos dados científicos, o método de
Kelvin ainda nos leva à idade aproximada da Terra de dois bilhões de
anos, menos da metade do valor obtido por outras técnicas. O que
estaria faltando?
Bem, o "pulo do gato", melhor dizendo, o "pulo do Hamza", é considerar
que, sendo o manto terrestre composto de material não homogêneo, a
solidificação não ocorre numa única temperatura, como admitido nos
modelos de Kelvin, mas numa faixa distribuída de temperaturas.
Conseqüentemente, a liberação de calor torna-se relativamente lenta,
arrastando o processo de esfriamento do planeta terrestre por períodos
maiores que quatro bilhões de anos.
A modelagem deste problema torna-se ainda mais complexa e é preciso um
tratamento sofisticado. Hamza e seus colaboradores consideram as
medidas de várias grandezas geofísicas para deduzir a "taxa de
solidificação mantélica", grandeza que faltava para completar as
equações e resolver a questão.
Os resultados obtidos apontam valores para a idade termal da Terra na
faixa de 4,4 á 4,6 bilhões de anos, compatível com a faixa de valores
obtidos pelas diferentes técnicas geológicas, paleontológicas e
astronômicas nos dias de hoje.
É o fim dos 128 anos do Paradoxo de Kelvin.
Saiba mais nos links abaixo:
A idade da Terra: O Fim do Paradoxo de Kelvin
Role of thermally buffered solidification in moulding the cooling
history of the Mantle: a new look into the Kelvin problem
Com base nas notas do seminário ministrado por Valiya Hamza em
01/junho/2011, no Observatório Nacional, o texto deste artigo foi
idealizado pelos pesquisadores João Luiz Kohl Moreira e Carlos
Henrique Veiga, ambos da Coordenação de Astronomia e Astrofísica do
Observatório Nacional.
Colaboração prof. Haroldo
