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 têm servido para revelar detalhes surpreendentes sobre o “coração” metálico do planeta: desde mudanças de forma e inversões na rotação até uma textura invulgar e até um estado de matéria pouco comum.

Agora, um novo estudo, criado para explicar dados anómalos, aponta para uma possibilidade intrigante: 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 à medida que reverberam pelo interior da Terra e chegam ao núcleo interno, dependendo da direção em que se propagam.

“Já houve várias hipóteses para a origem destas anisotropias”, diz a mineralogista Carmen Sanchez-Valle, da Universidade de Münster.

“Fomos 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 poderão interagir sob pressões extremas e temperaturas que chegam aos 820 °C.

Usando difração de raios X, a equipa procurou uma propriedade chamada orientação preferencial da rede cristalina, ou LPO, que descreve como os cristais no interior dos sólidos se alinham devido a padrões térmicos.

Até aqui, faltavam dados sólidos sobre como poderia ser a LPO do ferro quando misturado com silício e carbono para formar ligas.

A LPO pode influenciar a forma como ondas sonoras se propagam através de metais como o ferro, e há muito que se pensa que isto possa explicar a anisotropia sísmica. Neste caso, a hipótese foi testada à escala mais pequena possível, com as ligas contidas, comprimidas e aquecidas em cápsulas minúsculas.

“Os padrões de difração foram analisados depois da experiência para obter propriedades plásticas - em concreto, a tensão de cedência e a viscosidade - das ligas de ferro, silício e carbono, que foram depois modeladas teoricamente para as extrapolar 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 organização da rede cristalina da liga de ferro.

As diferenças daí resultantes na velocidade das ondas sísmicas encaixam nas anomalias observadas na zona exterior do núcleo interno.

É mais uma evidência de que o núcleo interno da Terra pode ter várias camadas - uma façanha científica impressionante para um estudo sobre algo que está a mais de 5.000 quilómetros de profundidade, soterrado sob rocha e metal líquido.

A parte central do núcleo interno poderá ser pobre em silício e carbono, o que geraria uma forte anisotropia sísmica, pensam os investigadores, “enquanto o aumento da concentração de elementos leves de liga nas camadas exteriores do núcleo interno resulta numa anisotropia reduzida.”

Os geólogos continuam a avançar no entendimento das complexidades do que existe abaixo da superfície terrestre, sobretudo medindo a forma como as ondas sísmicas se deslocam e recriando em laboratório as condições do núcleo externo e interno.

Este trabalho detalhado passa por encontrar incoerências, levantar explicações possíveis e depois testá-las - algo que a equipa deste estudo conseguiu fazer com sucesso.

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

O estudo foi publicado na Nature Communications.