Estrutura do núcleo da Terra - Foto: Rost-9D/Getty Images
Bem no interior da Terra existe uma bola de metal sólido que gira independentemente da rotação do nosso planeta, como um pião rodando dentro de um pião maior, envolto em mistério.
Esse núcleo interno
intriga os pesquisadores desde sua descoberta pela sismóloga
dinamarquesa Inge Lehmann em 1936, e como ele se move — sua velocidade e
direção de rotação — tem sido o centro de um debate que dura décadas.
Um conjunto crescente de evidências sugere que a rotação do núcleo mudou
dramaticamente nos últimos anos, mas os cientistas ainda estão
divididos sobre o que exatamente está acontecendo — e o que isso
significa.
Parte do problema é que o interior profundo da Terra é
impossível de observar ou amostrar diretamente. Sismólogos obtêm
informações sobre o movimento do núcleo interno examinando como as ondas
de grandes terremotos que atingem essa área se comportam. Variações
entre ondas de forças semelhantes que passaram pelo núcleo em diferentes
momentos permitiram aos cientistas medir mudanças na posição do núcleo
interno e calcular sua rotação.
“A rotação diferencial do núcleo
interno foi proposta como um fenômeno nas décadas de 1970 e 1980, mas
foi apenas nos anos 1990 que evidências sismológicas foram publicadas”,
disse a Dra. Lauren Waszek, professora de ciências físicas na
Universidade James Cook, na Austrália.
Mas os pesquisadores
discutiram sobre como interpretar essas descobertas, “principalmente
devido ao desafio de fazer observações detalhadas do núcleo interno,
devido à sua distância e dados limitados disponíveis”, disse Waszek.
Como resultado, “estudos que seguiram nos anos e décadas seguintes
discordam sobre a taxa de rotação e também sua direção em relação ao
manto”, ela acrescentou. Algumas análises até propuseram que o núcleo
não girava de forma alguma.
Um modelo promissor proposto em 2023
descreveu um núcleo interno que, no passado, girava mais rápido do que a
própria Terra, mas agora gira mais devagar. Por um tempo, os cientistas
relataram, a rotação do núcleo coincidiu com a rotação da Terra. Então,
desacelerou ainda mais, até que o núcleo começou a se mover para trás
em relação às camadas fluidas ao seu redor.
Na época, alguns
especialistas alertaram que mais dados eram necessários para reforçar
essa conclusão, e agora outra equipe de cientistas forneceu novas
evidências convincentes para essa hipótese sobre a taxa de rotação do
núcleo interno. Pesquisas publicadas em 12 de junho na revista Nature
não apenas confirmam a desaceleração do núcleo, mas também apoiam a
proposta de 2023 de que essa desaceleração do núcleo faz parte de um
padrão de décadas de desaceleração e aceleração.
As novas
descobertas também confirmam que as mudanças na velocidade de rotação
seguem um ciclo de 70 anos, disse o coautor do estudo Dr. John Vidale,
Professor de Ciências da Terra no Dornsife College of Letters, Arts and
Sciences da University of Southern California.
“Estamos
discutindo sobre isso há 20 anos, e acho que isso resolve a questão,”
disse Vidale. “Acho que encerramos o debate sobre se o núcleo interno se
move e qual tem sido seu padrão nas últimas décadas.”
Mas nem
todos estão convencidos de que a questão está resolvida, e como uma
desaceleração do núcleo interno pode afetar nosso planeta ainda é uma
questão em aberto — embora alguns especialistas digam que o campo
magnético da Terra pode entrar em jogo.
Atração magnética
Enterrado
a cerca de 5.180 quilômetros de profundidade dentro da Terra, o núcleo
interno sólido de metal é rodeado por um núcleo externo líquido de
metal. O núcleo interno é composto principalmente de ferro e níquel, e
estima-se que seja tão quente quanto a superfície do sol, com cerca de
5.400 °C.
O campo magnético da Terra puxa essa bola sólida de
metal quente, fazendo-a girar. Ao mesmo tempo, a gravidade e o fluxo do
núcleo externo fluido e do manto arrastam o núcleo. Ao longo de muitas
décadas, o empurrar e puxar dessas forças causam variações na velocidade
de rotação do núcleo, disse Vidale.
O movimento oscilante do
fluido rico em metal no núcleo externo gera correntes elétricas que
alimentam o campo magnético da Terra, que protege nosso planeta da
radiação solar mortal. Embora a influência direta do núcleo interno no
campo magnético seja desconhecida, cientistas relataram anteriormente em
2023 que um núcleo que gira mais lentamente poderia potencialmente
afetá-lo e também encurtar fracamente a duração de um dia.
Quando
os cientistas tentam “ver” todo o caminho através do planeta, eles
geralmente rastreiam dois tipos de ondas sísmicas: ondas de pressão, ou
ondas P, e ondas de cisalhamento, ou ondas S. As ondas P se movem
através de todos os tipos de matéria; as ondas S movem-se apenas através
de sólidos ou líquidos extremamente viscosos, segundo o Serviço
Geológico dos EUA.
Os sismólogos notaram na década de 1880 que as
ondas S geradas por terremotos não passavam completamente pela Terra, e
assim concluíram que o núcleo da Terra era derretido. Mas algumas ondas
P, após passarem pelo núcleo da Terra, emergiam em lugares inesperados —
uma “zona de sombra”, como Lehmann a chamou — criando anomalias que
eram impossíveis de explicar.
Lehmann foi a primeira a sugerir
que ondas P desviadas poderiam estar interagindo com um núcleo interno
sólido dentro do núcleo externo líquido, com base em dados de um grande
terremoto na Nova Zelândia em 1929.
Acompanhando as ondas
sísmicas de terremotos que passaram pelo núcleo interno da Terra ao
longo de caminhos semelhantes desde 1964, os autores do estudo de 2023
descobriram que a rotação seguiu um ciclo de 70 anos. Na década de 1970,
o núcleo interno estava girando um pouco mais rápido que o planeta. Ele
desacelerou por volta de 2008 e, de 2008 a 2023, começou a se mover
ligeiramente em sentido inverso, em relação ao manto.
Futuro da rotação do núcleo
Para
o novo estudo, Vidale e seus coautores observaram ondas sísmicas
produzidas por terremotos nos mesmos locais em diferentes momentos. Eles
encontraram 121 exemplos de tais terremotos ocorrendo entre 1991 e 2023
nas Ilhas Sanduíche do Sul, um arquipélago de ilhas vulcânicas no
Oceano Atlântico a leste da ponta mais ao sul da América do Sul. Os
pesquisadores também analisaram ondas de choque penetrantes no núcleo de
testes nucleares soviéticos conduzidos entre 1971 e 1974.
Quando
o núcleo gira, disse Vidale, isso afeta o tempo de chegada da onda.
Comparando o tempo dos sinais sísmicos à medida que tocavam o núcleo,
revelou mudanças na rotação do núcleo ao longo do tempo, confirmando o
ciclo de rotação de 70 anos. Segundo os cálculos dos pesquisadores, o
núcleo está prestes a começar a acelerar novamente.
Comparado com
outros estudos sismográficos do núcleo que medem terremotos individuais
à medida que passam pelo núcleo — independentemente de quando ocorrem —
usar apenas terremotos emparelhados reduz a quantidade de dados
utilizáveis, “tornando o método mais desafiador,” disse Waszek. No
entanto, ao fazer isso, também permitiu aos cientistas medir mudanças na
rotação do núcleo com maior precisão, de acordo com Vidale. Se o modelo
de sua equipe estiver correto, a rotação do núcleo começará a acelerar
novamente em cerca de cinco a dez anos.
Os sismógrafos também
revelaram que, durante seu ciclo de 70 anos, a rotação do núcleo
desacelera e acelera em taxas diferentes, “o que vai precisar de uma
explicação,” disse Vidale. Uma possibilidade é que o núcleo interno de
metal não seja tão sólido quanto se espera. Se ele se deformar à medida
que gira, isso poderia afetar a simetria de sua velocidade de rotação,
disse ele.
Os cálculos da equipe também sugerem que o núcleo tem
diferentes taxas de rotação para movimentos para frente e para trás, o
que acrescenta “uma contribuição interessante ao discurso,” disse
Waszek.
Mas a profundidade e inacessibilidade do núcleo interno
significam que incertezas permanecem, ela acrescentou. Quanto a saber se
o debate sobre a rotação do núcleo realmente terminou, “precisamos de
mais dados e ferramentas interdisciplinares aprimoradas para investigar
isso mais a fundo,” disse Waszek.
”Cheio de potencial”
Mudanças
na rotação do núcleo — embora possam ser rastreadas e medidas — são
praticamente imperceptíveis para as pessoas na superfície da Terra,
disse Vidale. Quando o núcleo gira mais lentamente, o manto acelera.
Essa mudança faz a Terra girar mais rápido, e a duração de um dia
encurta. Mas tais mudanças de rotação se traduzem em meros milésimos de
segundo na duração do dia, disse ele.
“Em termos desse efeito na vida de uma pessoa?” ele disse. “Não posso imaginar que signifique muito.”
Os
cientistas estudam o núcleo interno para aprender como o interior
profundo da Terra se formou e como a atividade se conecta em todas as
camadas subsuperficiais do planeta. A região misteriosa onde o núcleo
externo líquido envolve o núcleo interno sólido é especialmente
interessante, acrescentou Vidale. Como um lugar onde líquido e sólido se
encontram, essa fronteira está “cheia de potencial para atividade,”
assim como a fronteira entre o núcleo e o manto e a fronteira entre o
manto e a crosta.
“Podemos ter vulcões na fronteira do núcleo interno, por exemplo, onde o sólido e o fluido se encontram e se movem,” disse ele.
Como
a rotação do núcleo interno afeta o movimento no núcleo externo, a
rotação do núcleo interno é considerada uma ajuda para alimentar o campo
magnético da Terra, embora mais pesquisas sejam necessárias para
desvendar seu papel preciso. E ainda há muito a aprender sobre a
estrutura do núcleo interno, disse Waszek.
“Metodologias novas e
emergentes serão centrais para responder às perguntas em aberto sobre o
núcleo interno da Terra, incluindo a rotação.”