O núcleo da terra

Há um século, a ciência mal sabia que a Terra tinha um núcleo. Hoje somos atormentados pelo núcleo e suas conexões com o resto do planeta. De fato, estamos no início de uma era de ouro dos estudos principais.

Sabíamos, na década de 1890, pela maneira como a Terra responde à gravidade do Sol e da Lua, que o planeta tem um núcleo denso, provavelmente ferro. Em 1906, Richard Dixon Oldham descobriu que as ondas de terremoto se movem pelo centro da Terra muito mais lentamente do que pelo manto ao seu redor - porque o centro é líquido.

Em 1936, Inge Lehmann relatou que algo reflete ondas sísmicas de dentro do núcleo. Ficou claro que o núcleo consiste em uma espessa camada de ferro líquido - o núcleo externo - com um núcleo interno menor e sólido no centro. É sólido porque a essa profundidade a alta pressão supera o efeito da alta temperatura.

Em 2002, Miaki Ishii e Adam Dziewonski, da Universidade de Harvard, publicaram evidências de um "núcleo interno mais íntimo", com cerca de 600 quilômetros de extensão. Em 2008, Xiadong Song e Xinlei Sun propuseram um núcleo interno diferente, com cerca de 1200 km de diâmetro. Não se pode fazer muito dessas idéias até que outros confirmem o trabalho.

Tudo o que aprendemos levanta novas questões. O ferro líquido deve ser a fonte do campo geomagnético da Terra - o geodinâmico - mas como funciona? Por que o geodinâmico gira, alternando Norte magnetico e sul, ao longo do tempo geológico? O que acontece no topo do núcleo, onde o metal fundido encontra o manto rochoso? As respostas começaram a surgir nos anos 90.

Nossa principal ferramenta para a pesquisa principal foram as ondas de terremotos, especialmente as de grandes eventos como o Terremoto de Sumatra em 2004. Os "modos normais", que fazem o planeta pulsar com o tipo de movimento que você vê em uma grande bolha de sabão, são úteis para examinar a estrutura profunda em larga escala.

Mas um grande problema é não singularidade- qualquer evidência sísmica pode ser interpretada de mais de uma maneira. Uma onda que penetra no núcleo também atravessa a crosta pelo menos uma vez e o manto pelo menos duas vezes; portanto, um recurso em um sismograma pode se originar em vários locais possíveis. Muitos dados diferentes devem ser cruzados.

A barreira da não singularidade desapareceu um pouco quando começamos a simular a Terra profunda em computadores com números realistas, e como reproduzimos altas temperaturas e pressões em laboratório com o célula de bigorna de diamante. Essas ferramentas (e os estudos de duração do dia) nos permitiram examinar as camadas da Terra até que finalmente possamos contemplar o núcleo.

Considerando que a Terra inteira, em média, consiste na mesma mistura de coisas que vemos em outras partes do sistema solar, o núcleo deve ser metal de ferro junto com um pouco de níquel. Mas é menos denso que o ferro puro, então cerca de 10% do núcleo deve ser algo mais leve.

As idéias sobre o que é esse ingrediente leve estão evoluindo. O enxofre e o oxigênio são candidatos há muito tempo e até o hidrogênio é considerado. Ultimamente, tem havido um aumento do interesse pelo silício, pois experimentos e simulações de alta pressão sugerem que ele pode se dissolver em ferro fundido melhor do que pensávamos. Talvez mais de um deles esteja lá embaixo. É preciso um monte de raciocínio engenhoso e suposições incertas para propor qualquer receita específica - mas o assunto não está além de todas as conjecturas.

Os sismólogos continuam investigando o núcleo interno. O núcleo hemisfério Oriental parece diferir do hemisfério ocidental na forma como os cristais de ferro estão alinhados. O problema é difícil de atacar porque as ondas sísmicas têm que ir praticamente de um terremoto, direto pelo centro da Terra, para um sismógrafo. Eventos e máquinas alinhados corretamente são raros. E os efeitos são sutis.

Em 1996, Xiadong Song e Paul Richards confirmaram uma previsão de que o núcleo interno gira um pouco mais rápido que o resto da Terra. As forças magnéticas do geodinamo parecem ser responsáveis.

Sobre tempo geológico, o núcleo interno cresce à medida que a Terra inteira esfria. No topo do núcleo externo, os cristais de ferro congelam e chovem no núcleo interno. Na base do núcleo externo, o ferro congela sob pressão, levando grande parte do níquel. O ferro líquido restante é mais leve e sobe. Esses movimentos de ascensão e queda, interagindo com as forças geomagnéticas, agitam todo o núcleo externo a uma velocidade de 20 quilômetros por ano ou mais.

O planeta Mercúrio também possui um grande núcleo de ferro e um campo magnético, embora muito mais fraco que o da Terra. Pesquisas recentes sugerem que o núcleo de Mercúrio é rico em enxofre e que um processo de congelamento semelhante o agita, com "neve de ferro" caindo e subindo líquido enriquecido com enxofre.

Os estudos principais surgiram em 1996, quando os modelos de computador de Gary Glatzmaier e Paul Roberts reproduziram o comportamento do geodinamo pela primeira vez, incluindo reversões espontâneas. Hollywood deu a Glatzmaier um público inesperado quando ele usou suas animações no filme de ação O nucleo.

Os recentes trabalhos de laboratório de alta pressão de Raymond Jeanloz, Ho-Kwang (David) Mao e outros nos deram dicas sobre os limites do núcleo do manto, onde o ferro líquido interage com a rocha de silicato. As experiências mostram que os materiais do núcleo e do manto sofrem fortes reações químicas. Esta é a região onde muitos pensam que as plumas de manto se originam, subindo para formar lugares como a cadeia das Ilhas Havaianas, Yellowstone, Islândia e outras características da superfície. Quanto mais aprendemos sobre o núcleo, mais ele se torna.

PS: O pequeno grupo unido de especialistas do núcleo pertence ao grupo SEDI (Estudo do Interior Profundo da Terra) e lê seus Diálogo Deep Earth Boletim de Notícias. E eles usam o Bureau Especial para o site do Core como repositório central de dados geofísicos e bibliográficos.