Pesquisadores internacionais identificaram novas evidências de que o núcleo interno da Terra possui uma estrutura em camadas, semelhante a uma cebola, o que pode explicar anomalias sísmicas observadas há décadas por geofísicos. A descoberta resulta de experimentos realizados no síncrotron alemão PETRA III, operado pelo Centro Alemão de Pesquisa de Elétrons (DESY), em Hamburgo, e foi publicada na revista científica Nature Communications.
Os resultados indicam que a distribuição desigual de elementos leves, como carbono e silício, no núcleo interno pode alterar as propriedades físicas da liga metálica que o compõe, influenciando diretamente a propagação das ondas sísmicas geradas por terremotos.
Anisotropia sísmica intriga cientistas há décadas
Desde o final do século XX, cientistas sabem que as ondas sísmicas longitudinais — conhecidas como ondas P — não se propagam de maneira uniforme no núcleo interno do planeta. Observações mostram que essas ondas viajam entre 3% e 4% mais rápido ao longo do eixo de rotação da Terra do que no plano equatorial.
Além disso, a magnitude dessa diferença varia entre as regiões mais externas e mais internas do núcleo sólido, um fenômeno conhecido como anisotropia sísmica. A origem dessa anisotropia sempre foi objeto de debate na geofísica.
“Havia várias hipóteses sobre a origem dessa anisotropia”, afirmou a professora Carmen Sanchez-Valle, do Instituto de Mineralogia da Universidade de Münster, uma das autoras do estudo.
Cristais, deformação e orientação preferencial
Uma das explicações mais aceitas até então envolvia a chamada orientação cristalográfica preferencial (LPO, na sigla em inglês). Segundo essa hipótese, os cristais metálicos que compõem o núcleo interno se alinham de maneira preferencial devido a processos como fluxos convectivos, crescimento direcional dos cristais ou deformação ao longo do tempo geológico.
No entanto, faltavam dados experimentais que comprovassem como esse processo ocorreria nas condições extremas do núcleo terrestre — especialmente considerando que ele não é composto apenas de ferro puro, mas de uma liga complexa.
“Infelizmente, há muito poucos dados experimentais sobre como esse tipo de orientação cristalográfica pode se manifestar no núcleo de ferro da Terra”, explicou Sanchez-Valle. “E praticamente não existiam dados sobre o comportamento de ligas de ferro com silício e carbono sob essas condições.”
Simulação do núcleo da Terra em laboratório
Para suprir essa lacuna, a equipe decidiu investigar diretamente o comportamento de ligas de ferro, silício e carbono submetidas a pressões e temperaturas extremas. Os experimentos foram realizados no PETRA III, uma das fontes de luz síncrotron mais avançadas do mundo, capaz de gerar feixes de raios X extremamente intensos e precisos.
As amostras foram comprimidas a pressões equivalentes a cerca de um milhão de vezes a pressão atmosférica, aproximando-se das condições encontradas no núcleo interno da Terra. Nessas regiões, as pressões ultrapassam 3 milhões de atmosferas, enquanto as temperaturas podem chegar a aproximadamente 5.500 °C.
Esse ambiente experimental permitiu aos cientistas observar como a liga metálica se deforma, se reorganiza e desenvolve estruturas internas quando submetida a forças semelhantes às que atuam no interior do planeta.
Núcleo interno em camadas
Os resultados revelaram que a presença combinada de silício e carbono altera significativamente o comportamento mecânico da liga metálica. Em vez de se comportar de maneira homogênea, o material tende a formar regiões com propriedades distintas, dependendo da concentração desses elementos.
Essa constatação levou os pesquisadores a propor um novo modelo para o núcleo interno: uma estrutura em camadas, semelhante a uma cebola, em que diferentes zonas apresentam características físicas e cristalográficas distintas.
Segundo o estudo, essas camadas podem explicar por que as ondas sísmicas se propagam em velocidades diferentes dependendo da direção e da profundidade dentro do núcleo. Regiões com maior concentração de elementos leves apresentariam respostas distintas à deformação, influenciando diretamente a anisotropia sísmica observada.
Implicações para a compreensão do planeta
A proposta de um núcleo interno estratificado representa um avanço significativo na compreensão da estrutura profunda da Terra. Até agora, muitos modelos assumiam uma composição relativamente uniforme, com variações limitadas à orientação dos cristais.
Com a nova evidência, cientistas passam a considerar que o núcleo interno pode ser mais dinâmico e heterogêneo do que se pensava, refletindo processos complexos de solidificação, difusão química e evolução térmica ao longo da história do planeta.
Além de ajudar a explicar as anomalias sísmicas, a descoberta pode ter implicações para o entendimento do campo magnético terrestre, que é gerado pela interação entre o núcleo interno sólido e o núcleo externo líquido.
Novo quadro para estudos geofísicos
Os autores destacam que o trabalho não encerra o debate, mas fornece uma base experimental sólida para futuras investigações. A extrapolação dos resultados laboratoriais para as condições reais do núcleo interno abre caminho para novos modelos geodinâmicos mais precisos.
“A estrutura em camadas oferece um novo quadro conceitual para entender a complexidade do núcleo interno da Terra”, concluem os pesquisadores.
O estudo reforça a importância de experimentos de alta pressão e temperatura na investigação de processos que ocorrem a milhares de quilômetros abaixo da superfície, em regiões inacessíveis à observação direta, mas fundamentais para o funcionamento do planeta.
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