Novo estudo revela detalhes da composição e estrutura do núcleo interno da Terra

Uma das naves enviadas ao espaço, a Voyager 1 conseguiu chegar ao espaço interestelar, além de Plutão. Os telescópios mais poderosos conseguiram mergulhar em distâncias próximas ao Big Bang. Sem mencionar a tecnologia que enterrou as comunicações e o desenvolvimento. Mas mesmo assim, ainda há muito para saber e compreender sobre o centro da Terra.

Apesar dos avanços consideráveis na sismologia, física mineral, geodinâmica, paleomagnetismo e geofísica matemática, a estrutura e evolução do núcleo interno da Terra permanecem enigmáticas. Uma das questões mais significativas é a sua história térmica e estado térmico atual. Várias hipóteses foram propostas sobre um núcleo interno em convecção térmica: um modo translacional simples de alta viscosidade ou uma convecção clássica do tipo pluma de baixa viscosidade. Uma investigação recente publicada na revista Nature tenta avançar nestas questões.

Nela, imagens sísmicas de última geração foram usadas para sondar a camada mais externa do núcleo interno quanto à sua velocidade de compressão isotrópica e compará-la com mapas de atenuação recentemente desenvolvidos. O padrão que emerge nos tomogramas resultantes é interpretado com dados recentes sobre a viscosidade do ferro como a manifestação na superfície do núcleo interno de um fluxo conduzido termicamente. Uma correlação positiva foi descoberta entre a velocidade de compressão e atenuação e a temperatura.

Um avanço até ao desconhecido

Embora a convecção do núcleo externo controle o fluxo de calor através do limite do núcleo interno, a convecção do núcleo interno acionada internamente é um modelo plausível que explica uma série de observações para o núcleo interno, incluindo uma anisotropia distinta no núcleo interno externo. A anisotropia é a propriedade geral da matéria segundo a qual qualidades como elasticidade, temperatura, condutividade e velocidade de propagação da luz variam dependendo da direção em que são examinadas.

Motivados pelas controvérsias existentes sobre o comportamento do núcleo interno (CI), os recentes avanços na tomografia sísmica foram aproveitados para sondar a camada mais externa de 100 quilómetros do CI em busca da sua velocidade de onda compressiva. O esquema utiliza um tratamento rigoroso de incerteza aplicado a dados obtidos com relativamente pouca amostragem volumétrica, especialmente no hemisfério sul.

O estudo foi liderado por Hrvoje Tkalčić, da Universidade Nacional da Austrália, com a colaboração da Universidade Complutense de Madrid. Como conclusão, até agora se acreditava que o núcleo interno da Terra era uma esfera sólida de ferro. No entanto, como relatado pelo site Sinc, os cientistas sugeriram a existência de uma região central mais estática, onde a convecção quase cessou, e outra externa onde o material flui.

Várias teorias e muitas dúvidas

Ao analisar todas as informações disponíveis, concluiu-se que o núcleo interno sólido da Terra poderia estar em estado de convecção térmica, processo pelo qual é transferido o calor produzido nos fluidos devido às diferenças de temperatura. Estas informações foram obtidas através de imagens sismológicas, resultados experimentais em alta pressão e temperatura e simulações numéricas.

Maurizio Mattesini, professor de Física na Universidade Complutense de Madrid, diz ao Sinc que “embora o núcleo interno seja comumente pensado como uma esfera sólida de ferro, as observações sísmicas mais recentes sugerem um fluxo lento de material, que gerou considerável interesse e discussão”. Estes resultados permitiram a obtenção de uma imagem mais clara do núcleo interno da Terra.

Segundo os investigadores, aparentemente consiste numa parte central mais estagnada, onde a convecção quase foi apagada, e uma parte mais externa na qual os fluxos térmicos continuam a impulsionar o movimento do material, com uma velocidade que pode variar entre 0,3 e 300 m/ano. Este novo pequeno núcleo dentro do núcleo interno, sobre o qual ainda muito pouco se sabe, seria a última peça que completaria as partes do setor mais profundo do nosso planeta.

Referência da notícia:

Tkalčić, H. et al. Imaging the top of the Earth’s inner core: a present-day flow model. Nature, 14, 2024.