Ondas sísmicas sugerem que o núcleo interno da Terra pode ter camadas - como uma cebola

As ondas sísmicas que atravessam o núcleo interno da Terra já revelaram muito sobre o centro de ferro do nosso planeta: como está a mudar de forma, a inverter a sua rotação, a apresentar uma textura invulgar e a conter um estado de matéria pouco comum.

Agora, um novo estudo, que procura explicar dados anómalos, sugere que o núcleo da Terra poderá estar organizado em camadas, como uma cebola.

Cientistas na Alemanha quiseram investigar em particular o problema das anisotropias sísmicas - variações na velocidade das ondas sísmicas que reverberam pela Terra quando atingem o núcleo interno, consoante a direção em que se deslocam.

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

"Propusemo-nos estudar o efeito combinado do silício e do carbono no comportamento de deformação do ferro."

Para perceber o que está a acontecer, os investigadores testaram de que forma estes elementos fundamentais do núcleo interno podem interagir sob pressões extremas e temperaturas que chegaram aos 820 °C (1508 °F).

Recorrendo à difração de raios X, os investigadores procuraram uma propriedade chamada orientação preferencial da rede cristalina (LPO, na sigla em inglês), que descreve a forma como os cristais no interior dos sólidos se alinham devido a padrões térmicos.

Até agora, os cientistas não dispunham de dados suficientes sobre o aspeto que a LPO do ferro poderia ter quando misturado com silício e carbono para formar ligas.

A LPO pode influenciar a forma como as ondas sonoras são transmitidas através de metais como o ferro, e tem-se considerado que isso poderá explicar a anisotropia sísmica. Neste caso, foi testada à mais pequena escala, com as ligas a serem contidas, comprimidas e aquecidas em recipientes minúsculos.

"Os padrões de difração foram analisados após a experiência para determinar propriedades plásticas - em particular, a resistência ao escoamento e a viscosidade - das ligas de ferro-silício-carbono, que depois foram modeladas teoricamente para extrapolação às condições do núcleo interno", explica Sanchez-Valle.

Os resultados mostraram que, em comparação com o ferro puro, a adição de silício e carbono alterou de facto a disposição 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.

Trata-se de mais uma prova de que o núcleo interno da Terra tem, na realidade, várias camadas - um feito científico impressionante para um estudo sobre algo que se encontra a mais de 5.000 quilómetros (3.107 milhas) abaixo de nós, enterrado sob rocha e metal líquido.

A parte central do núcleo interno poderá ter baixos níveis de silício e carbono, o que origina uma forte anisotropia sísmica, defendem 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 vindo a fazer progressos constantes na compreensão das complexidades do que existe sob a superfície terrestre, sobretudo através da medição da forma como as ondas sísmicas se propagam e da recriação, em laboratório, das condições do núcleo interno e externo.

Este trabalho detalhado passa por identificar inconsistências, imaginar explicações possíveis e depois testar essas explicações - algo que a equipa responsável por este estudo conseguiu fazer com sucesso.

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

A investigação foi publicada na Nature Communications.