O núcleo interno da Terra pode ter camadas como uma cebola

As ondas sísmicas que atravessam o núcleo interno da Terra revelaram muito sobre o centro de ferro do planeta: a sua forma está a mudar, o sentido da sua rotação está a inverter-se, a sua textura é invulgar e contém um estado pouco comum da matéria.

Agora, um novo estudo que procura explicar dados anómalos sugere que o núcleo da Terra poderá ter camadas, à semelhança de uma cebola.

Anisotropia sísmica no núcleo interno da Terra

Uma equipa de cientistas na Alemanha quis investigar especificamente as anisotropias sísmicas: variações na velocidade das ondas sísmicas que reverberam pela Terra ao atingirem o núcleo interno, consoante a direção em que se deslocam.

“Foram propostas várias hipóteses para a origem destas anisotropias”, afirma Carmen Sanchez-Valle, mineralogista da Universidade de Münster.

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

Para compreender o que acontece, os investigadores testaram a forma como estes elementos essenciais do núcleo interno poderiam interagir sob pressões extremas e a temperaturas que atingiram os 820 °C.

Recorrendo à difração de raios X, a equipa procurou uma propriedade denominada orientação preferencial da rede cristalina (LPO), que descreve o alinhamento dos cristais nos sólidos devido a padrões térmicos.

Até então, faltavam dados substanciais sobre a forma que a LPO do ferro poderia assumir quando este é misturado com silício e carbono para formar ligas.

A LPO pode influenciar a transmissão de ondas sonoras em metais como o ferro, pelo que se pensava que poderia explicar a anisotropia sísmica. Neste estudo, a hipótese foi testada a uma escala minúscula: as ligas foram colocadas em recipientes muito pequenos, onde foram comprimidas e aquecidas.

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

Camadas do núcleo interno e ondas sísmicas

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 seriam compatíveis com as anomalias observadas na região exterior do núcleo interno.

Esta é mais uma prova de que o núcleo interno da Terra tem, na realidade, várias camadas. Trata-se de um feito científico impressionante, tendo em conta que o objeto de estudo se encontra a mais de 5.000 quilómetros de profundidade, sob rocha e metal líquido.

Os investigadores consideram que a zona central do núcleo interno poderá ser pobre em silício e carbono, o que resulta numa forte anisotropia sísmica, “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 na compreensão da complexidade do que existe sob a superfície terrestre, sobretudo através da medição da propagação das ondas sísmicas e da recriação, em laboratório, das condições dos núcleos interno e externo.

Este trabalho minucioso passa por identificar inconsistências, propor explicações e testá-las - algo que a equipa responsável pelo estudo conseguiu fazer com sucesso.

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

O estudo foi publicado na revista Nature Communications.