Núcleo interno da Terra está fazendo algo estranho

Dados de antigos testes de armas nucleares soviéticas estão ajudando cientistas a terem uma visão em alta resolução do interior do nosso planeta. sexta-feira, 6 de setembro de 2019

Terra 101
Saiba mais sobre como se formou o nosso incrível e fascinante planeta.

Em 27 de setembro de 1971, uma bomba nuclear explodiu no arquipélago russo de Nova Zembla. A poderosa explosão enviou ondas tão profundas para dentro da Terra que elas ricochetearam no núcleo interno, ressoando em vários ouvidos mecânicos a 6 mil quilômetros de distância no deserto de Montana. Três anos depois, ouviram um sinal quando uma segunda bomba explodiu praticamente no mesmo lugar.

Essas duas explosões nucleares fizeram parte de centenas de testes feitos durante o período de fervor da Guerra Fria. Agora, os registros dessas oscilações estão causando entre os geólogos: elas ajudaram os cientistas a calcular uma das estimativas mais precisas até agora da velocidade que o núcleo interno do planeta está girando.

Nós, que moramos na superfície, sabemos que a Terra gira em seu eixo uma vez a cada 24 horas. Mas o núcleo interno é uma bola de ferro com mais ou menos o tamanho da Lua que flutua em um oceano de metal fundido, o que significa que ela é livre para girar independentemente do giro do nosso planeta, um fenômeno conhecido como super-rotação. Mas a que velocidade isso acontece é algo que está sendo debatido calorosamente.

Estudando os sinais em ziguezague dessas explosões nucleares que existem há décadas, John Vidale, sismólogo da University of Southern California, agora tem a mais recente estimativa para esse valor. Em um novo estudo publicado pela Geophysical Research Letters, ele relata que o núcleo interno, provavelmente, move-se gradualmente um pouco mais rápido que a superfície da Terra. Se esse cálculo estiver certo, isso significa que se você ficar em um lugar no Equador por um ano, a parte do núcleo que estava abaixo de você no começo acabaria em um ponto a 7 quilômetros de distância no final.

“É um trabalho bom e criterioso,” diz Paul Richards, sismólogo da Columbia University que foi coautor em um estudo de 1966 que documentou pela primeira vez a super-rotação  do núcleo interno. “Alguma coisa está mudando lá embaixo.”

Um melhor entendimento da história e da dinâmica atual da bola de ferro do centro do nosso planeta poderia fornecer mais pistas para os processos de carga e estabilização do nosso campo magnético – uma força geológica que protege nosso mundo de vários tipos de radiações prejudiciais. Nós ainda não entendemos completamente como esse dínamo magnético funciona, mas cientistas suspeitam que ele esteja ligado aos misteriosos movimentos das profundezas do planeta.

“A Terra é esse laboratório natural extremo”, diz Elizabeth Day, sismóloga de terras profundas da Imperial College de Londres, que não fez parte do trabalho. Milhares de quilômetros abaixo de nossos pés, pressões estão esmagando e as temperaturas estão altíssimas. “Não podemos reproduzir facilmente tudo isso em um laboratório real. Mas, se pudermos olhar dentro da Terra, teremos um pouco de conhecimento de todas essas condições extremas.”

O novo trabalho é apenas uma das muitas tentativas de descobrir a velocidade da super-rotação do núcleo, mas oferece uma das marcas mais lentas de super-rotação já sugeridas. Ainda assim, as diferenças entre esses estudos não é necessariamente uma coisa ruim, diz Day. “Não significa que alguém esteja errado”, diz ela. “Apenas significa que todos estão olhando para as coisas de forma um pouco diferente.”

O enigma do núcleo

Trabalhos anteriores, incluindo o artigo de que Richards foi coautor, usaram várias propriedades de ondas de terremotos viajando pelo planeta para fornecer suas estimativas para a super-rotação do núcleo e muitos desses ficaram em torno de décimos de graus por ano. No entanto, tais medições não são fáceis de obter, e a resolução de muitas dessas análises foi baixa. Mas, ao contrário de terremotos que emitem ondas de trepidação, as explosões nucleares fornecem um sinal claro para se trabalhar.

“É como se a Terra tivesse sido atingida por um martelo,” diz Day.

A questão era extrair os dados que foram codificados em fitas magnéticas de nove faixas pelo Large Aperture Seismic Array em Montana. Por volta da década de 1990, as fitas chegaram ao Laboratório Sismológico de Albuquerque, onde Paul Earle, então aluno de graduação do Scripps Institute of Oceanography, foi encarregado de extrair os ecos dos testes nucleares soviéticos das fitas deterioradas.

Earle passou duas semanas em uma sala cheia de caixas com discos com rótulos enigmáticos. Muitas das fitas estavam estragadas, suas informações magnéticas se perderam com o tempo. Cerca de uma em cada dez não podia ser lida em um gravador, diz Earle, que hoje é sismólogo do Serviço Geológico dos Estados Unidos.

Mas o esforço valeu a pena. Earle, Vidale e Doug Dodge do Laboratório Nacional Lawrence Livermore usaram as dispersas ondas dessas explosões nucleares para olhar o núcleo do planeta. Ao comparar a impressão digital das ondas dispersas de explosões em quase o mesmo local em 1971 e 1974, a equipe pôde calcular o quão mais rápido o núcleo interno girou em relação ao resto do planeta. O processo é semelhante ao rastreamento de um avião em movimento, observa Richards.

Os resultados iniciais, publicados em um estudo da revista Nature em 2000, apontaram para uma velocidade de rotação de 0,15 graus por ano. Depois disso, Vidale seguiu para outras áreas e não deu muita atenção para o núcleo interno por quase 15 anos.

Cavando mais fundo

Isso mudou em dezembro de 2018, quando ele passou pela movimentada sala de pôsteres da conferência anual da American Geophysical Union. Ali, Vidale viu o trabalho de Jiayuan Yao, hoje pesquisador em geofísica na Nanyang Technological University.

Yao havia estudado dezenas de milhares de terremotos em busca de pares que teriam acontecido em momentos diferentes no mesmo lugar exato. Comparando as ondas sísmicas que atingiram o núcleo interno de 40 desses gêmeos geológicos, ele esperava descobrir os mistérios contidos em nosso planeta.

“Esses dados são realmente ótimos,” Vidale lembra-se de ter pensado. Entretanto, a interpretação dos dados de Yao não apontava para a super-rotação, mas sugeria que alguma outra coisa parecia estar acontecendo.

Intrigado por esse enigma, Vidale se voltou para seu conjunto de dados sobre explosões nucleares, mas como não conseguiu encontrar os códigos originais de análise, ele teve que começar do zero, cavando ainda mais fundo nas ondulações da Guerra Fria com um método atualizado.

Os resultados de sua análise ainda apontaram super-rotação, porém mais lenta e mais precisa que as estimativas anteriores, marcando uma nova taxa descrita como 0.07 graus por ano, entre 1971 e 1974.

Certeza incerta

Mas enquanto outros cientistas elogiam a eficácia do último trabalho de Vidale, o debate parece estar longe de ser resolvido.

Yao e seus colegas publicaram recentemente uma intrigante explicação alternativa usando seus dados de terremotos gêmeos. Talvez, eles supõem, o núcleo interno esteja realmente girando na mesma velocidade  que o resto do nosso planeta, e a aparente diferença poderia ser explicada pelo fato do núcleo interno ter uma superfície irregular que muda ao longo do tempo, com montanhas surgindo e desfiladeiros cortando a esfera de ferro.

Vidale acha essa análise intrigante, mas embora ele concorde que pode haver mais que a super-rotação nas considerações, ele é cético quanto à explicação precisa de Yao.

Uma possibilidade, Richards argumenta, é que a própria esfera esteja distorcendo com o tempo.

“É como quando você joga uma pizza no ar,” ele diz. “Ela está girando e se movendo. Ela se deforma enquanto gira.”

Também é possível que a velocidade de rotação do núcleo interno varie com o tempo, acrescenta Xiaodong Song, sismólogo de terras profundas da Universidade de Illinois que foi coautor do estudo de 1996, o primeiro a documentar a rotação do núcleo interno. Embora a velocidade de Vidale seja sólida, ela é limitada a um único período de tempo, portanto, uma confirmação adicional se faz necessária, ele disse por e-mail.

“É muito difícil fazer esses estudos,” diz Jessica Irving, sismóloga de terras profundas da Universidade Princeton. “Cada fragmento de dados é valioso e, infelizmente, não há muitos fragmentos de dados.” Talvez respostas mais definitivas possam estar chegando. As análises estão melhorando e os dados estão se acumulando em sismógrafos ao redor do mundo que estão constantemente ouvindo cada tremor do nosso planeta.

Resolver o enigma do núcleo interno, diz Yao, “não precisa demorar mais uma década.”

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