doi.org/10.1126/sciadv.adn5562
Credibilidade: 999
#Núcleo
Cerca de 2.890 quilômetros abaixo de nossos pés, há uma bola gigante de metal líquido: o núcleo do nosso planeta. Cientistas como eu usam as ondas sísmicas criadas por terremotos como uma espécie de ultrassom para “ver” a forma e a estrutura do núcleo.
Usando uma nova maneira de estudar essas ondas, meu colega Xiaolong Ma e eu fizemos uma descoberta surpreendente
há uma grande região em forma de donut do núcleo ao redor do Equador, com algumas centenas de quilômetros de espessura, onde as ondas sísmicas viajam cerca de 2% mais devagar do que no resto do núcleo.
Achamos que essa região contém mais elementos leves, como silício e oxigênio, e pode desempenhar um papel crucial nas vastas correntes de metal líquido que atravessam o núcleo e geram o campo magnético da Terra. Nossos resultados foram publicados hoje na Science Advances.
O “campo de ondas de correlação de coda”
A maioria dos estudos das ondas sísmicas criadas por terremotos observa as grandes frentes de onda iniciais que viajam ao redor do mundo na hora ou mais após o terremoto.
Percebemos que poderíamos aprender algo novo observando a parte mais fraca dessas ondas, conhecida como coda – a seção que leva uma peça musical ao seu fim. Em particular, observamos o quão semelhantes eram as codas registradas em diferentes detectores sísmicos, várias horas após o início.
Em termos matemáticos, essa similaridade é medida por algo chamado correlação. Juntos, chamamos essas similaridades nas partes finais das ondas de terremoto de “campo de ondas de correlação de coda”.
Observando o campo de ondas de correlação de coda, detectamos pequenos sinais provenientes de múltiplas ondas reverberantes que não veríamos de outra forma. Ao entender os caminhos que essas ondas reverberantes tomaram e compará-los com os sinais no campo de ondas de correlação de coda, descobrimos quanto tempo elas levaram para viajar pelo planeta.
Em seguida, comparamos o que vimos em detectores sísmicos mais próximos dos polos com resultados mais próximos do Equador. No geral, as ondas detectadas mais próximas dos polos estavam viajando mais rápido do que aquelas perto do Equador.
Testamos muitos modelos de computador e simulações de quais condições no núcleo poderiam criar esses resultados. No final, descobrimos que deve haver um toro – uma região em forma de donut – no núcleo externo ao redor do Equador, onde as ondas viajam mais lentamente.
Os sismólogos não detectaram essa região antes. No entanto, usar o campo de ondas de correlação de coda nos permite “ver” o núcleo externo com mais detalhes e de forma mais uniforme.
Estudos anteriores concluíram que as ondas se moviam mais lentamente em todos os lugares ao redor do “teto” do núcleo externo. No entanto, mostramos neste estudo que a região de baixa velocidade está apenas perto do Equador.
O núcleo externo e o geodínamo
O núcleo externo da Terra tem um raio de cerca de 3.480 km, o que o torna um pouco maior que o planeta Marte. Ele consiste principalmente de ferro e níquel, com alguns traços de elementos mais leves, como silício, oxigênio, enxofre, hidrogênio e carbono.
A parte inferior do núcleo externo é mais quente que a parte superior, e a diferença de temperatura faz o metal líquido se mover como água em uma panela fervendo no fogão. Esse processo é chamado de convecção térmica, e achamos que o movimento constante deve significar que todo o material no núcleo externo está bem misturado e uniforme.
Mas se todo o núcleo externo estiver cheio do mesmo material, as ondas sísmicas devem viajar na mesma velocidade em todos os lugares também. Então por que essas ondas diminuem na região em forma de donut que encontramos”
Achamos que deve haver uma concentração maior de elementos leves nessa região. Eles podem ser liberados do núcleo interno sólido da Terra para o núcleo externo, onde sua flutuabilidade cria mais convecção.
Por que os elementos mais leves se acumulam mais na região do donut equatorial? Os cientistas acreditam que isso pode ser explicado se mais calor for transferido do núcleo externo para o manto rochoso acima dele nesta região.
Há também outro processo em escala planetária em ação no núcleo externo. A rotação da Terra e o pequeno núcleo interno sólido fazem com que o líquido do núcleo externo se organize em longos vórtices verticais correndo na direção norte-sul, como trombas d’água gigantes.
O movimento turbulento do metal líquido nesses vórtices cria o “geodínamo” responsável por criar e manter o campo magnético da Terra. Este campo magnético protege o planeta do vento solar prejudicial e da radiação, tornando a vida possível na superfície.
Uma visão mais detalhada da composição do núcleo externo – incluindo o donut recém-descoberto de elementos mais leves – nos ajudará a entender melhor o campo magnético da Terra. Em particular, como o campo muda sua intensidade e direção no tempo é crucial para a vida na Terra e a potencial habitabilidade de planetas e exoplanetas.
Publicado em 06/09/2024 00h48
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