Um estudo publicado no periódico Physical Review D propõe usar o interior do próprio planeta como detector natural de matéria escura e estabelece um teto de 3,4 terawatts para a energia que essas partículas poderiam liberar sem derreter o núcleo da Terra.
Estudo transforma núcleo da Terra em detector natural
Cientistas avaliaram a hipótese de que partículas de matéria escura, atraídas pela gravidade terrestre, se acumulem no centro do planeta. Caso se aniquilem ao encontrar suas antipartículas, essas estruturas invisíveis liberariam calor. Se a liberação fosse intensa, parte do núcleo interno — região sólida composta majoritariamente de ferro e níquel — já teria fundido, algo que as medições sísmicas não registram.
De acordo com os autores, a continuidade da fase sólida funciona como um “termômetro cósmico” capaz de descartar cenários teóricos onde a matéria escura geraria mais calor do que o planeta pode dissipar. A pesquisa introduz o DarkInferno, modelo computacional criado em Python que resolve a equação do calor no interior de corpos rochosos. O software considera parâmetros geofísicos reconhecidos, incluindo temperatura próxima de 5.500 kelvin na fronteira do núcleo e condutividade térmica de 100 W/m/K.
Simulações indicam que, para partículas com massa superior a 10 GeV, quase toda a energia liberada permaneceria confinada no núcleo interno. A consequência seria um “inferno escuro”, capaz de derreter porções expressivas dessa camada. Como esse fenômeno não é observado, o estudo transforma a ausência de calor excessivo em dado quantitativo sobre as propriedades das partículas invisíveis.
Limites mais rigorosos para teorias de matéria escura
O teto de 3,4 TW obtido agora é de seis a 13 vezes mais sensível que estimativas anteriores, que variavam de 20 a 44 TW e se baseavam no fluxo de calor na superfície. Segundo os pesquisadores, essa redução redefine a faixa de parâmetros plausíveis para as chamadas WIMPs (Partículas Massivas de Interação Fraca), candidatas mais consideradas para explicar a matéria escura.
Na prática, modelos que previam interações mais fortes entre WIMPs e átomos comuns tornam-se improváveis, pois já teriam produzido calor suficiente para alterar o estado físico do núcleo. Assim, o planeta funciona como um laboratório de bilhões de anos, onde o silêncio térmico do interior é mais revelador do que qualquer sinal direto captado por detectores subterrâneos.
Relatórios de grandes colaborações internacionais, como Xenon e LZ, dependem de limites teóricos para definir a sensibilidade de seus experimentos. O novo valor, portanto, influencia futuras campanhas de detecção, ao indicar que taxas de colisão superiores às estabelecidas pelo estudo são incompatíveis com a estrutura geológica da Terra.
Impacto para pesquisas futuras
Segundo especialistas, incluir restrições geofísicas em modelos de partículas reduz custos e direciona esforços a faixas de energia consideradas realistas. Além disso, o DarkInferno é de código aberto, o que permite aplicar a mesma metodologia a Marte, Vênus ou exoplanetas rochosos. Ao comparar diferentes corpos celestes, físicos poderão investigar se ambientes com núcleos parcialmente líquidos oferecem outros limites ou até indícios complementares da presença de matéria escura.
Imagem: Pedro Spadi via ChatGPT
Para a comunidade de geociências, o trabalho demonstra que processos subatômicos podem deixar assinaturas detectáveis na evolução térmica planetária. Já na física de partículas, a abordagem sugere integrar dados de sismologia e mineralogia a análises de colisores, reunindo disciplinas que raramente dialogam em pesquisas de fronteira.
No cotidiano, o avanço não muda condições observáveis, mas oferece uma ferramenta que economiza tempo em laboratórios subterrâneos e orienta o desenvolvimento de sensores mais adequados às faixas de energia agora delimitadas. Se novas medições sísmicas apontarem variações inesperadas na estrutura do núcleo, as restrições poderão ser refinadas, tornando o monitoramento do interior terrestre parte do arsenal de busca por matéria escura.
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Curiosidade
A rotação do núcleo interno da Terra ainda é tema de debate. Estudos recentes sugerem que essa camada pode girar a uma velocidade ligeiramente diferente da superfície, criando variações perceptíveis em registros sísmicos. Se confirmado, esse descompasso adicionaria uma variável ao cálculo do calor interno e, por consequência, ao limite de energia que partículas de matéria escura poderiam produzir sem desequilibrar o sistema.
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