Uma nova investigação confirma que a rotação do núcleo interno da Terra tem vindo a abrandar, como parte de um padrão que dura há décadas. A forma como este abrandamento pode afetar o nosso planeta continua a ser uma questão em aberto. (Imagem Edward Sotelo/Cortesia USC para a CNN)
Nas profundezas da Terra existe uma bola de metal sólido que gira de forma independente do nosso planeta giratório, como um pião que gira dentro de um pião maior, envolto em mistério.
Este núcleo interno tem intrigado os investigadores desde a sua descoberta pelo sismólogo dinamarquês Inge Lehmann, em 1936, e a forma como se move – a sua velocidade e direção de rotação – tem estado no centro de um debate que dura há décadas. Um conjunto crescente de provas sugere que a rotação do núcleo mudou drasticamente nos últimos anos, mas os cientistas continuam divididos sobre o que está exatamente a acontecer – e o que isso significa.
Parte do problema é que o interior profundo da Terra é impossível de observar ou de lá se recolherem amostras diretamente. Os sismólogos obtiveram informações sobre o movimento do núcleo interno examinando o comportamento das ondas de grandes terramotos que atingem esta área. As variações entre ondas de intensidade semelhante que passaram pelo núcleo em alturas diferentes permitiram aos cientistas medir as alterações na posição do núcleo interno e calcular a sua rotação.
“A rotação diferencial do núcleo interno foi proposta como um fenómeno nos anos 70 e 80, mas só nos anos 90 é que foram publicadas provas sismológicas”, disse Lauren Waszek, professora catedrática de ciências físicas na Universidade James Cook, na Austrália.
Mas os investigadores discutiram sobre como interpretar estas descobertas, “principalmente devido ao desafio de fazer observações detalhadas do núcleo interno, devido ao seu afastamento e aos dados limitados disponíveis”, disse Waszek. Como resultado, “os estudos que se seguiram nos anos e décadas seguintes discordam quanto à taxa de rotação e também quanto à sua direção em relação ao manto”, acrescentou. Algumas análises chegaram mesmo a propor que o núcleo não girava de todo.
Um modelo promissor proposto em 2023 descrevia um núcleo interno que, no passado, girava mais depressa do que a própria Terra, mas que agora girava mais devagar. Durante algum tempo, segundo os cientistas, a rotação do núcleo coincidiu com a rotação da Terra. Depois abrandou ainda mais, até que o núcleo se estava a mover para trás em relação às camadas de fluido à sua volta.
Na altura, alguns especialistas advertiram que eram necessários mais dados para reforçar esta conclusão, e agora outra equipa de cientistas apresentou novas provas convincentes para esta hipótese sobre a taxa de rotação do núcleo interno. A investigação publicada a 12 de junho na revista Nature não só confirma o abrandamento do núcleo, como apoia a proposta de 2023 de que esta desaceleração do núcleo faz parte de um padrão de décadas de abrandamento 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, John Vidale, professor de Ciências da Terra da Faculdade de Letras, Artes e Ciências da Universidade do Sul da Califórnia.
“Há 20 anos que andamos a discutir este assunto e acho que isto é o fim”, disse Vidale. “Penso que terminámos o debate sobre se o núcleo interno se move e qual tem sido o seu padrão nas últimas décadas.”
Mas nem todos estão convencidos de que o assunto está resolvido, e a forma como um abrandamento do núcleo interno pode afetar o nosso planeta é ainda 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 quilómetros de profundidade no interior da Terra, o núcleo interno de metal sólido está rodeado por um núcleo externo de metal líquido. O núcleo interno é feito maioritariamente de ferro e níquel e estima-se que esteja tão quente como a superfície do Sol – cerca de 5.400 graus Celsius.
O campo magnético da Terra puxa por esta bola sólida de metal quente, fazendo-a girar. Ao mesmo tempo, a gravidade e o fluxo do núcleo exterior fluido e do manto arrastam o núcleo. Ao longo de muitas décadas, o empurrão e a atração destas forças causam variações na velocidade de rotação do núcleo, disse Vidale.
O derramamento de fluido rico em metais no núcleo externo gera correntes eléctricas que alimentam o campo magnético da Terra, que protege o nosso planeta da radiação solar mortal. Embora a influência direta do núcleo interno no campo magnético seja desconhecida, os cientistas já tinham referido em 2023 que um núcleo de rotação mais lenta poderia potencialmente afectá-lo e também encurtar fraccionalmente a duração de um dia.
Quando os cientistas tentam “ver” todo o planeta, estão geralmente a seguir dois tipos de ondas sísmicas: ondas de pressão, ou ondas P, e ondas de cisalhamento, ou ondas S. As ondas P movem-se através de todos os tipos de matéria; as ondas S movem-se apenas através de sólidos ou líquidos extremamente viscosos, de acordo com o Serviço Geológico dos EUA.
Na década de 1880, os sismólogos notaram que as ondas S geradas por terramotos não atravessavam a Terra na sua totalidade, pelo que concluíram que o núcleo da Terra estava fundido. Mas algumas ondas P, depois de passarem pelo núcleo da Terra, emergiam em locais inesperados – uma “zona de sombra”, como lhe chamou Lehmann – criando anomalias que eram impossíveis de explicar. Lehmann foi o primeiro a sugerir que as ondas P poderiam estar a interagir com um núcleo interno sólido dentro do núcleo externo líquido, com base em dados de um grande terramoto na Nova Zelândia em 1929.
Ao seguir as ondas sísmicas de terramotos que atravessaram o núcleo interno da Terra ao longo de trajectórias semelhantes desde 1964, os autores do estudo de 2023 descobriram que a rotação seguia um ciclo de 70 anos. Na década de 1970, o núcleo interno estava a girar um pouco mais depressa do que o planeta. Abrandou por volta de 2008 e, de 2008 a 2023, começou a mover-se ligeiramente ao contrário, em relação ao manto.
A futura rotação do núcleo
Para o novo estudo, Vidale e os seus co-autores observaram ondas sísmicas produzidas por terramotos nos mesmos locais em alturas diferentes. Encontraram 121 exemplos de terramotos deste tipo ocorridos entre 1991 e 2023 nas Ilhas Sandwich do Sul, um arquipélago de ilhas vulcânicas no Oceano Atlântico, a leste do extremo sul da América do Sul. Os investigadores também analisaram as ondas de choque que penetram no núcleo dos testes nucleares soviéticos efectuados entre 1971 e 1974.
Segundo Vidale, quando o núcleo gira, isso afecta o tempo de chegada da onda. A comparação do 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. De acordo com os cálculos dos investigadores, o núcleo está quase pronto a começar a acelerar novamente.
Em comparação com outros estudos sismográficos do núcleo que medem terramotos individuais à medida que passam pelo núcleo – independentemente do momento em que ocorrem – utilizar apenas terramotos emparelhados reduz a quantidade de dados utilizáveis, “tornando o método mais desafiante”, disse Waszek. No entanto, este método também permitiu aos cientistas medir as alterações na rotação do núcleo com maior precisão, de acordo com Vidale. Se o modelo da sua equipa estiver correto, a rotação do núcleo começará a acelerar novamente dentro de cinco a dez anos.
Os sismógrafos também revelaram que, durante o seu ciclo de 70 anos, a rotação do núcleo abranda e acelera a ritmos diferentes, “o que vai precisar de uma explicação”, disse Vidale. Uma possibilidade é que o núcleo metálico interno não seja tão sólido como se esperava. Se se deformar à medida que roda, isso pode afetar a simetria da sua velocidade de rotação, disse.
Os cálculos da equipa também sugerem que o núcleo tem taxas de rotação diferentes para o movimento para a frente e para trás, o que acrescenta “uma contribuição interessante ao discurso”, disse Waszek.
Mas a profundidade e a inacessibilidade do núcleo interno significam que as incertezas permanecem, acrescentou. Quanto ao facto de o debate sobre a rotação do núcleo ter ou não terminado verdadeiramente, “precisamos de mais dados e de melhores ferramentas interdisciplinares para continuar a investigar esta questão”, disse Waszek.
‘Cheio de potencial’
As alterações na rotação do núcleo – embora possam ser seguidas e medidas – são praticamente imperceptíveis para as pessoas à superfície da Terra, disse Vidale. Quando o núcleo gira mais lentamente, o manto acelera. Esta mudança faz a Terra rodar mais depressa e a duração do dia diminui. Mas essas mudanças de rotação traduzem-se em meros milésimos de segundo na duração do dia, disse.
“Em termos de efeito na vida de uma pessoa?”, disse. “Não imagino que signifique muito”.
Os cientistas estudam o núcleo interno para saber como se formou o interior profundo da Terra e como a atividade se liga a todas as camadas subsuperficiais do planeta. A misteriosa região onde o núcleo externo líquido envolve o núcleo interno sólido é especialmente interessante, acrescentou Vidale. Sendo um local onde o líquido e o sólido se encontram, esta fronteira está “cheia de potencial para atividade”, tal como a fronteira entre o núcleo e o manto e a fronteira entre o manto e a crosta.
“Poderemos ter vulcões na fronteira do núcleo interno, por exemplo, onde o sólido e o líquido se encontram e se movem”, disse.
Uma vez que a rotação do núcleo interno afecta o movimento do núcleo externo, pensa-se que a rotação do núcleo interno ajuda a alimentar o campo magnético da Terra, embora seja necessária mais investigação para desvendar o seu papel preciso. E ainda há muito a aprender sobre a estrutura geral do núcleo interno, disse Waszek.
“Metodologias novas e futuras serão fundamentais para responder às questões actuais sobre o núcleo interno da Terra, incluindo a da rotação.”
Mindy Weisberger escreve sobre ciência e é produtora de média com trabalho publicado em Live Science, Scientific American e na revista How It Works.
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