O interior da Terra continua a revelar surpresas à medida que a ciência aprofunda o estudo do seu núcleo. Um novo trabalho científico aponta para uma estrutura interna mais complexa do que se pensava, ajudando a explicar fenómenos sísmicos observados há décadas.
Ondas sísmicas que atravessam o núcleo interno da Terra revelaram muito sobre o centro de ferro do nosso planeta: como está a mudar de forma, a inverter a sua rotação, apresenta uma textura invulgar e contém 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.
O enigma das anisotropias sísmicas
Cientistas na Alemanha quiseram investigar, de forma específica, o problema das anisotropias sísmicas, variações na velocidade das ondas sísmicas que reverberam através da Terra quando atingem o núcleo interno, dependendo da direção do seu percurso.
Existiram várias hipóteses para a origem destas anisotropias.
Propusemo-nos estudar o efeito combinado do silício e do carbono no comportamento de deformação do ferro.
Afirma a mineralogista Carmen Sanchez-Valle, da Universidade de Münster.
Experiências sob condições extremas
Para perceber o que está a acontecer, os investigadores testaram a forma como estes elementos-chave do núcleo interno poderão interagir sob pressões extremas e temperaturas que atingem os 820 °C.
Recorrendo à difração de raios X, os investigadores procuraram uma propriedade chamada orientação preferencial da rede cristalina (LPO), que descreve a forma como os cristais nos sólidos se alinham devido a padrões térmicos.
Até agora, os cientistas não dispunham de dados substanciais sobre como a LPO do ferro poderia manifestar-se quando misturado com silício e carbono para formar ligas.
A configuração experimental, que inclui uma câmara de vácuo que aloja uma célula de diamante de alta temperatura. A cor laranja da célula provém da luz que emite a altas temperaturas. (Carmen Sánchez-Valle)
Cristais, ondas sísmicas e ligas metálicas
A LPO pode afetar a forma como as ondas sonoras são transmitidas através de metais como o ferro, e tem-se pensado que isto poderá explicar a anisotropia sísmica. Neste caso, o fenómeno foi testado à mais pequena escala, com as ligas contidas, comprimidas e aquecidas em recipientes extremamente pequenos.
Os padrões de difração foram analisados após a experiência para determinar propriedades plásticas, especificamente, a resistência ao escoamento e a viscosidade, das ligas de ferro-silício-carbono, que foram depois modeladas teoricamente para extrapolar para as condições do núcleo interno.
Explica Sanchez-Valle.
Resultados que apontam para um núcleo em camadas
Os resultados mostraram que, em comparação com o ferro puro, a adição de silício e carbono alterou efetivamente a disposição da rede cristalina da liga de ferro.
As diferenças resultantes na velocidade das ondas sísmicas corresponderiam às anomalias observadas na parte externa do núcleo interno.
É mais uma prova de que o núcleo interno da Terra tem, de facto, várias camadas, um feito impressionante da ciência, tendo em conta que se trata de algo situado a mais de 5.000 quilómetros abaixo de nós, enterrado sob rocha e metal líquido.
Composição química e comportamento sísmico
A parte central do núcleo interno poderá ser pobre em silício e carbono, resultando numa forte anisotropia sísmica, pensam os investigadores, “enquanto o aumento da concentração de elementos leves de liga em direção às camadas externas do núcleo interno resulta numa anisotropia reduzida”.
Os geólogos estão a fazer progressos consistentes na compreensão das complexidades do que se encontra sob a superfície da Terra, principalmente medindo a forma como as ondas sísmicas se propagam e recriando em laboratório as condições do núcleo interno e externo.
Conclusões com impacto profundo
O trabalho detalhado envolve encontrar inconsistências, conceber possíveis explicações e, depois, testá-las, algo que a equipa por detrás deste estudo conseguiu fazer com sucesso.
A anisotropia dependente da profundidade observada no núcleo interno da Terra poderá resultar da estratificação química do silício e do carbono após a cristalização do núcleo.
Concluem os investigadores.