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

Investigadores alemães propõem um núcleo interno em camadas

As ondas sísmicas que atravessam o núcleo interno da Terra têm servido como uma espécie de “scanner” natural do centro do planeta. Graças a elas, já se percebeu bastante sobre este coração de ferro: que pode estar a mudar de forma, a inverter o sentido da rotação, a ter uma textura invulgar e até a conter um estado de matéria pouco comum.

Agora, um novo estudo que tenta esclarecer dados anómalos sugere que o núcleo pode ser estratificado - com camadas, à semelhança de 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 atravessam o núcleo interno, dependendo da direção em que se propagam.

"Tem havido 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 a difração de raios X, procuraram uma propriedade chamada orientação preferencial da rede cristalina (LPO), que descreve como os cristais nos sólidos se alinham devido a padrões térmicos.

Até aqui, faltavam dados robustos sobre como a LPO do ferro se manifesta quando este se mistura com silício e carbono, formando ligas.

A LPO pode influenciar a forma como as ondas sonoras se transmitem através de metais como o ferro, e há muito que se considera que isto pode explicar a anisotropia sísmica. Neste trabalho, a hipótese foi testada à menor escala, com as ligas colocadas, comprimidas e aquecidas em canisters extremamente pequenos.

"Os padrões de difração foram analisados após a experiência para obter propriedades plásticas - em particular, a resistência ao escoamento 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 alterou, de facto, a organização da rede cristalina da liga de ferro.

As diferenças resultantes na velocidade das ondas sísmicas coincidem com as anomalias observadas na parte externa do núcleo interno.

Isto reforça a ideia de que o núcleo interno da Terra tem realmente várias camadas - um feito notável, considerando que estamos a falar de algo a mais de 5.000 quilómetros abaixo de nós, enterrado sob rocha e metal líquido.

A zona central do núcleo interno poderá ter pouco silício e carbono, gerando uma 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 vindo a progredir de forma constante na compreensão das complexidades que existem sob a superfície da Terra, sobretudo medindo como as ondas sísmicas se propagam e recriando em laboratório condições do núcleo interno e do núcleo externo.

Este trabalho detalhado passa por identificar inconsistências, propor explicações plausíveis e, em seguida, 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.