Por que o núcleo da Terra é 2,5 anos mais jovem que a superfície?

O tempo passa de forma diferente dependendo da gravidade e da velocidade, e isso já não é apenas um conceito teórico da física. Com a precisão dos relógios atuais, essas variações podem ser medidas até mesmo dentro do próprio planeta. Pesquisadores estimaram que o núcleo da Terra é cerca de 2,49 anos mais jovem que a crosta, uma diferença causada pelo efeito da gravidade sobre o fluxo do tempo.

A explicação está na relatividade: quanto mais intenso é o campo gravitacional, mais lentamente o tempo passa. Como o núcleo está mais profundo no campo gravitacional terrestre, os relógios ali “atrasariam” em relação aos que estão na superfície. Durante décadas, a estimativa mais aceita indicava uma diferença de apenas alguns dias, mas modelos mais refinados mostraram que esse valor estava muito distante da realidade.

O efeito é semelhante ao conhecido paradoxo dos gêmeos, usado para explicar a dilatação do tempo causada pela velocidade. Nesse exemplo, um gêmeo viaja pelo espaço em alta velocidade e retorna mais jovem do que o outro, que ficou na Terra. No caso do planeta, o fator dominante não é a velocidade, mas a intensidade do campo gravitacional em cada camada.

Em um modelo simplificado, que trata a Terra como uma esfera uniforme, os pesquisadores calcularam que o núcleo seria pelo menos 1,5 ano mais jovem que a superfície. Já em uma abordagem mais realista, baseada no Preliminary Reference Earth Model, que considera a estrutura interna do planeta e a distribuição de massa, a diferença sobe para cerca de 2,49 anos entre a crosta e o núcleo.

Essa discussão teórica ganhou um novo impulso com o avanço dos relógios atômicos ópticos, hoje os mais precisos já construídos. Eles são mais de 100 vezes mais exatos do que os relógios atômicos tradicionais, e os cientistas ainda buscam ampliar essa precisão. O nível atual de incerteza chega a cerca de oito partes por dez trilhões de trilhões, o que equivale a um relógio que perderia apenas um segundo uma vez a cada 39,15 bilhões de anos.

Esses relógios usam nuvens de átomos resfriados a temperaturas extremamente baixas e lasers que excitam elétrons em frequências muito específicas. O “tic-tac” é definido quando os elétrons retornam ao estado original e emitem luz, cuja oscilação pode ser medida com extrema precisão.