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 já deram pistas valiosas sobre o centro rico em ferro do planeta: mostram que ele pode estar a mudar de forma, a inverter a rotação, a ter uma textura estranha e a conter um estado incomum de matéria.

Agora, um novo estudo, criado para explicar dados anómalos, aponta para a possibilidade de o núcleo terrestre estar organizado em camadas, como uma cebola.

Investigadores na Alemanha quiseram analisar em particular o problema das anisotropias sísmicas - variações na velocidade com que as ondas sísmicas se propagam pela Terra quando chegam ao núcleo interno, consoante a direção em que viajam.

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

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

Para perceber o que estava a acontecer, a equipa testou de que forma estes elementos-chave do núcleo interno poderiam interagir sob pressões extremas e temperaturas tão elevadas como 820 °C.

Recorrendo à difração de raios X, os investigadores procuraram uma propriedade chamada orientação preferencial da rede cristalina (LPO), que descreve como os cristais no interior de sólidos se alinham devido a padrões térmicos.

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

A LPO pode influenciar a forma como as ondas sonoras são transmitidas através de metais como o ferro, e há muito que se suspeita que isso possa ajudar a explicar a anisotropia sísmica. Neste caso, o efeito foi testado à escala mais pequena possível, com as ligas confinadas, comprimidas e aquecidas em recipientes minúsculos.

“Os padrões de difração foram analisados após a experiência para derivar propriedades plásticas - em particular, resistência ao escoamento e viscosidade - das ligas de ferro, silício e carbono, que foram depois modeladas teoricamente para extrapolar os resultados 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 resultantes na velocidade das ondas sísmicas corresponderiam às anomalias observadas na parte exterior do núcleo interno.

É mais uma indicação de que o núcleo interno da Terra poderá ter várias camadas - uma proeza impressionante para um estudo sobre algo situado a mais de 5 000 quilómetros de profundidade, escondido sob rocha e metal líquido.

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

Os geólogos continuam a fazer progressos consistentes na compreensão das complexidades do que existe sob a superfície da Terra, sobretudo através da medição da forma como as ondas sísmicas se deslocam e da recriação, em laboratório, das condições do núcleo interno e externo.

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

“A anisotropia dependente da profundidade observada 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.