Ondas sísmicas sugerem que o núcleo interno da Terra pode ter camadas; Como uma cebola

Ondas sísmicas sugerem um núcleo interno com camadas

As ondas sísmicas que atravessam o núcleo interno da Terra já revelaram bastante sobre este “coração” de ferro: como pode estar a mudar de forma, a inverter o sentido de rotação, a ter uma textura invulgar e até a conter um estado de matéria pouco comum.

Agora, um novo estudo que procura explicar dados anómalos aponta para outra possibilidade intrigante: o núcleo pode estar organizado em camadas, um pouco à semelhança de uma cebola.

Cientistas na Alemanha quiseram investigar em detalhe o problema das anisotropias sísmicas - variações na velocidade das ondas sísmicas quando atravessam o planeta e atingem o núcleo interno, dependendo da direção em que viajam.

"Há várias hipóteses para a origem destas anisotropias", diz a mineralogista Carmen Sanchez-Valle, da Universidade de Münster.

"Decidimos estudar o efeito combinado do silício e do carbono no comportamento de deformação do ferro."

Para perceber o que se passa, os investigadores testaram como estes elementos-chave do núcleo interno podem interagir sob pressões extremas e temperaturas até 820 °C.

Recorrendo à difração de raios X, procuraram uma propriedade chamada orientação preferencial da rede cristalina (LPO, na sigla em inglês), que descreve como os cristais dentro dos sólidos se alinham devido a padrões térmicos.

Até aqui, faltavam dados sólidos sobre como poderia ser a LPO do ferro quando misturado com silício e carbono para formar ligas.

A LPO pode influenciar a forma como as ondas sonoras se propagam em metais como o ferro, e há muito que se suspeita que isso possa explicar a anisotropia sísmica. Neste estudo, a ideia foi testada à escala mais pequena: as ligas foram colocadas, comprimidas e aquecidas em recipientes extremamente pequenos.

"Os padrões de difração foram analisados após a experiência para obter propriedades plásticas - especificamente, o limite de elasticidade e a viscosidade - das ligas de ferro-silício-carbono, que depois foram modeladas teoricamente para extrapolar para as condições do núcleo interno", explica Sanchez-Valle.

Os resultados mostraram que, em comparação com o ferro puro, a adição de silício e carbono altera, de facto, a organização da rede cristalina da liga de ferro.

As diferenças resultantes na velocidade das ondas sísmicas corresponderiam às anomalias observadas na parte exterior do núcleo interno.

Isto reforça a evidência de que o núcleo interno da Terra pode ter várias camadas - um feito notável, tendo em conta que se trata de algo a mais de 5.000 quilómetros abaixo de nós, enterrado sob rocha e metal líquido.

A parte central do núcleo interno poderá ter pouco silício e carbono, o que resultaria numa anisotropia sísmica forte, pensam os investigadores, "enquanto o aumento da concentração de elementos leves de liga em direção às camadas exteriores do núcleo interno resulta numa anisotropia reduzida".

Os geólogos têm feito progressos constantes a compreender a complexidade do que existe por baixo da superfície da Terra, sobretudo medindo como as ondas sísmicas se deslocam e recriando em laboratório as condições do núcleo interno e do núcleo externo.

O trabalho detalhado passa por identificar inconsistências, propor possíveis explicações e, depois, testá-las - algo que a equipa por trás deste estudo conseguiu fazer com sucesso.

"O padrão de anisotropia dependente da profundidade observado no núcleo interno da Terra pode resultar de uma estratificação química de silício e carbono após a cristalização do núcleo", concluem os investigadores.

A investigação foi publicada na Nature Communications.