Por que o centro da Terra cresce mais de um lado do que outro, mas o planeta não inclina

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Mais de 5 mil quilômetros abaixo de nós, o núcleo interno de metal sólido da Terra não havia sido descoberto até 1936.

Quase um século depois, ainda estamos lutando para responder a perguntas básicas sobre quando e como ele se formou pela primeira vez.

Não são quebra-cabeças fáceis de resolver.

Não podemos coletar amostras diretamente do núcleo interno, então o segredo para desvendar seus mistérios está na colaboração entre sismólogos, que indiretamente obtêm amostras por meio de ondas sísmicas, geodinamicistas, que criam modelos de sua dinâmica, e físicos minerais, que estudam o comportamento das ligas de ferro em altas pressões e temperaturas.

Combinando essas disciplinas, os cientistas chegaram a uma pista importante sobre o que está acontecendo a quilômetros abaixo de nossos pés.

Em um novo estudo, eles revelam como o núcleo interno da Terra está crescendo mais rápido de um lado do que do outro, o que pode ajudar a explicar a idade do núcleo interno e a história intrigante do campo magnético da Terra.

Terra Primitiva

O núcleo da Terra foi formado bem no início da história de 4,5 bilhões de anos do nosso planeta, nos primeiros 200 milhões de anos.

A gravidade puxou o ferro mais pesado para o centro do jovem planeta, deixando os minerais rochosos de silicato para formar o manto e a crosta.

A formação da Terra reteve muito calor dentro do planeta.

A perda desse calor e o aquecimento pelo decaimento radioativo contínuo têm impulsionado a evolução do nosso planeta.

A perda de calor no interior da Terra impulsiona o intenso fluxo de ferro líquido no núcleo externo, que cria o campo magnético da Terra.

Enquanto isso, o resfriamento no interior profundo da Terra ajuda a fornecer energia às placas tectônicas, que moldam a superfície do nosso planeta.

Conforme a Terra esfriou com o tempo, a temperatura no centro do planeta acabou caindo abaixo do ponto de fusão do ferro em pressões extremas, e o núcleo interno começou a se cristalizar.

Hoje, o raio do núcleo interno continua a crescer cerca de 1 mm a cada ano, o que equivale à solidificação de 8 mil toneladas de ferro fundido a cada segundo.

Em bilhões de anos, esse resfriamento acabará fazendo com que todo o núcleo se torne sólido, deixando a Terra sem seu campo magnético protetor.

Questão central

Pode-se supor que essa solidificação crie uma esfera sólida homogênea, mas não é o caso.

Na década de 1990, os cientistas perceberam que a velocidade das ondas sísmicas que viajam pelo núcleo interno variava de forma inesperada.

Isso sugeria que algo assimétrico estava acontecendo no núcleo interno.

Especificamente, as metades leste e oeste do núcleo interno mostraram diferentes variações de velocidade de onda sísmica.

A parte leste do núcleo interno está abaixo da Ásia, do Oceano Índico e do Oceano Pacífico ocidental, enquanto a parte oeste encontra-se sob as Américas, o Oceano Atlântico e o Pacífico oriental.

O novo estudo analisou esse mistério, usando novas observações sísmicas combinadas com modelagem geodinâmica e estimativas de como ligas de ferro se comportam em alta pressão.

Eles descobriram que o núcleo interno oriental localizado abaixo do Mar de Banda da Indonésia está crescendo mais rápido do que o lado ocidental abaixo do Brasil.

Você pode imaginar esse crescimento desigual como tentar fazer sorvete em um freezer que só funciona de um lado: cristais de gelo se formam apenas no lado do sorvete em que o resfriamento é eficaz.

Na Terra, o crescimento desigual é causado pelo resto do planeta sugando calor mais rapidamente de algumas partes do núcleo interno do que de outras.

Mas, diferentemente do sorvete, o núcleo interno sólido está sujeito a forças gravitacionais que distribuem o novo crescimento uniformemente por meio de um processo de fluxo gradual, que mantém a forma esférica do núcleo interno.

Isso significa que a Terra não corre o risco de tombar, embora esse crescimento desigual seja registrado nas velocidades das ondas sísmicas no núcleo interno do nosso planeta.

Datando o núcleo

Essa abordagem poderia nos ajudar a entender então quantos anos o núcleo interno pode ter?

Quando os pesquisadores compararam suas observações sísmicas com seus modelos de fluxo, eles descobriram que é provável que o núcleo interno — no centro de todo o núcleo que se formou muito antes — tenha entre 500 milhões e 1.500 milhões de anos.

De acordo com o estudo, a extremidade mais jovem dessa faixa etária é a que corresponde melhor, embora a mais velha corresponda a uma estimativa feita medindo as mudanças na força do campo magnético da Terra.

Qualquer que seja o número correto, é claro que o núcleo interno é relativamente jovem, com algo entre um nono e um terço da idade da Terra.

Este novo trabalho apresenta um novo modelo poderoso do núcleo interno.

No entanto, uma série de suposições físicas que os autores fizeram teriam que ser verdadeiras para que isso esteja correto.

Por exemplo, o modelo só funciona se o núcleo interno consiste de uma fase cristalina específica de ferro, sobre a qual há alguma incerteza.

E nosso núcleo interno irregular torna a Terra incomum?

Na verdade, muitos corpos planetários têm duas metades que são de alguma forma diferentes uma da outra.

Em Marte, a superfície da metade norte é mais baixa, enquanto a metade sul é mais montanhosa.

A crosta da face visível da Lua é quimicamente diferente do lado que está mais distante.

Em Mercúrio e Júpiter, não é a superfície que é irregular, mas o campo magnético, que não forma uma imagem espelhada entre o norte e o sul.

Portanto, embora as causas de todas essas assimetrias variem, a Terra parece estar bem acompanhada como um planeta ligeiramente assimétrico em um sistema solar de corpos celestes desiguais.

* Jessica Irving é professora de geofísica da Universidade de Bristol, no Reino Unido.

Sanne Cottaar é professora de sismologia global na Universidade de Cambridge, também no Reino Unido.

Este artigo foi publicado originalmente no site de notícias acadêmicas The Conversation e republicado aqui sob uma licença Creative Commons. Leia aqui a versão original (em inglês).