Estudo indica que o núcleo interno da Terra pode ter camadas como uma cebola

Ondas sísmicas que atravessam o núcleo interno da Terra já revelaram muito sobre o centro de ferro do planeta: como ele muda de forma, inverte o sentido de rotação, tem uma textura incomum e pode abrigar um estado de matéria fora do comum.

Agora, um novo estudo que tenta explicar dados anómalos sugere que o núcleo da Terra pode ser estratificado em camadas, como uma cebola.

Investigando a anisotropia sísmica no núcleo interno da Terra

Cientistas na Alemanha decidiram analisar, de forma direcionada, o problema das anisotropias sísmicas - diferenças na velocidade das ondas sísmicas que reverberam pelo planeta ao atingir o núcleo interno, variando conforme a direção em que essas ondas se propagam.

"Existem várias hipóteses para a origem dessas anisotropias", afirma a mineralogista Carmen Sanchez-Valle, da Universidade de Münster.

"Nós nos propusemos a estudar o efeito combinado do silício e do carbono no comportamento de deformação do ferro."

Como o silício e o carbono foram testados em condições extremas

Para entender o que pode estar a acontecer, a equipa avaliou como esses elementos-chave do núcleo interno poderiam interagir sob pressões extremas e temperaturas que chegaram a 820 °C.

Difração de raios X e orientação preferencial de rede (LPO)

Com o apoio de difração de raios X, os pesquisadores buscaram uma propriedade chamada orientação preferencial de rede (LPO, na sigla em inglês), que descreve como cristais dentro de sólidos tendem a alinhar-se em resposta a padrões térmicos.

Até então, faltavam dados robustos sobre como a LPO do ferro se apresentaria quando o metal fosse misturado com silício e carbono para formar ligas.

A LPO pode influenciar a maneira como ondas sonoras se transmitem por metais como o ferro, e há tempos se considera que isso poderia explicar a anisotropia sísmica. Neste trabalho, a hipótese foi examinada na menor escala possível: as ligas foram confinadas, comprimidas e aquecidas dentro de cápsulas minúsculas.

"Os padrões de difração foram analisados após o experimento para obter propriedades plásticas - especificamente, limite de escoamento e viscosidade - das ligas de ferro-silício-carbono, que depois foram modeladas teoricamente para extrapolá-las às condições do núcleo interno", explica Sanchez-Valle.

O que os resultados indicam sobre um núcleo interno em camadas

Os resultados mostraram que, em comparação com o ferro puro, a adição de silício e carbono realmente alterou o arranjo da rede cristalina na liga de ferro.

Com isso, as diferenças previstas na velocidade das ondas sísmicas seriam compatíveis com as anomalias observadas na porção externa do núcleo interno.

Esse achado reforça a ideia de que o núcleo interno da Terra pode, de facto, ter várias camadas - um feito notável, considerando que o alvo do estudo está a mais de 5.000 km de profundidade (cerca de 3.107 milhas), oculto sob rocha e metal líquido.

Na interpretação dos autores, a região central do núcleo interno pode ter pouca presença de silício e carbono, o que levaria a uma anisotropia sísmica forte, "enquanto o aumento da concentração de elementos leves de liga em direção às camadas externas do núcleo interno resulta em anisotropia reduzida".

Como a geologia do interior da Terra avança

Geólogos vêm progredindo de forma constante na compreensão das complexidades abaixo da superfície terrestre, sobretudo ao medir como as ondas sísmicas se propagam e ao reproduzir, em laboratório, condições típicas do núcleo interno e do núcleo externo.

Esse tipo de investigação detalhada passa por identificar inconsistências, propor explicações plausíveis e, em seguida, testar essas explicações - algo que a equipa deste estudo conseguiu realizar.

"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 pesquisadores.

A pesquisa foi publicada na revista Comunicações da Natureza.