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Descoberto rio de ferro derretido no interior da Terra

De Andy Coghlan para a New Scientist

Bem abaixo da superfície do nosso planeta, um fluxo de ferro derretido com temperatura quase tão quente quanto a superfície do Sol está ganhando velocidade.

O fluxo líquido foi descoberto pela primeira vez por revelações do campo magnético, que protege a vida do planeta contra a radiação espacial, a partir de leituras do espaço a até cerca de três mil quilômetros abaixo da América do Norte e da Rússia.

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O vasto rio, de aproximadamente 420 quilômetros de largura e que percorre quase metade da circunferência da globo terrestre, triplicou em velocidade desde o ano 2000, e está agora circulando para oeste a algo entre 40 e 45 quilômetros por ano bem nas profundezas abaixo da Sibéria e se dirigindo para o subterrâneo da Europa (veja o diagrama abaixo). Isso é três vezes mais rápido que as velocidades típicas do líquido no núcleo externo.

Ninguém sabe ainda porque o fluxo ficou tão rápido, mas a equipe que fez a descoberta do acelerado “the jet” acha que é um fenômeno natural que data algo como bilhões de anos atrás e pode nos ajudar a entender a formação do campo magnético terrestre, que nos mantém a salvos dos ventos solares.

Direto ao núcleo

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“É uma descoberta notável”, diz Phil Livermore da Universidade de Leeds, no Reino Unido, que liderou a equipe de pesquisadores. “Nós sabíamos que o núcleo líquido está circulando, mas nossas observações até agora não foram suficientes para ver este fluxo significante.”

“Nós sabemos mais sobre o Sol do que sobre o núcleo da Terra”, afirma outro membro da equipe de cientistas responsável pela pesquisa, Chris Finlay, da Universidade Técnica da Dinamarca, em Kongens Lyngby. “A descoberta desse fluxo é um passo interessante em direção ao aprendizado sobre o funcionamento do interior do nosso planeta.”

Finlay explica que a corrente de metal líquido é como o “jet stream” na atmosfera da Terra – a corrente de ar em altas altitudes usada por aviões para voar mais rápido. O rio de metal identificado por “the jet” na imagem abaixo, porém, está a três mil quilômetros de profundidade.“É um líquido metálico muito denso e é preciso uma quantidade enorme de energia para movê-lo. É provavelmente o movimento mais rápido que temos no manto terrestre”, disse ele à BBC.

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Mystery molten jet

Misterioso fluxo derretido. Uma corrente massiva de ferro derretido parece estar circulando no hemisfério norte em rotação oeste-leste dentro do núcleo externo da Terra

O que tornou a descoberta possível foi o poder de monitoramento combinado de um trio de satélites da Agência Espacial Europeia, chamado de Swarm (foto abaixo), os quais foram lançados em 2013. De suas órbitas, eles podem medir as variações do campo magnético terrestre a até três mil quilômetros abaixo da superfície terrestre, que é onde o núcleo derretido encontra o sólido manto (a fronteira manto-núcleo).

 

Swarm Satellites

Os três satélites do sistema Swarm foram lançados em 2013 para estudar o campo magnético da Terra (Foto: ESA)

“Tendo todos os três significava que poderíamos esmiuçar o campo magnético de qualquer lugar, tal como a ionosfera e a crosta, nos provendo da nossa imagem mais precisa já obtida das variações [do campo magnético] na fronteira núcleo-manto isoladas”, afirma Livermore.

Entrar com os novos dados nos modelos matemáticos existentes permitiu à equipe de pesquisadores descobrir como as variações do campo magnético mudam ao longo do tempo.

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Rio invisível

O campo magnético terrestre é gerado pelo movimento do ferro derretido no núcleo externo, de modo que examinar o campo magnético pode nos revelar detalhes do comportamento do núcleo que gera tal campo magnético.

A descoberta do jato envolveu o rastreio de dois fortes lobos (ou ressaltos) massivos e incomuns do fluxo magnético originados na fronteira núcleo-manto, situados sob o Canadá e a Sibéria, mas se movendo com o fluxo do ferro derretido. Por causa do movimento desse lobos originados apenas do movimento físico do ferro derretido, eles usados como marcadores, permitindo aos pesquisadores rastrear a correnteza de ferro.

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Livermore compara isso como ser capaz de rastrear o curso de um rio à noite vendo velas flutuando na superfície. “À medida que o ferro derretido se move, ele arrasta o campo magnético consigo”, ele afirma. “Nós não podemos ver o fluxo de ferro em si, apenas o movimento dos lobos do fluxo”.

Ele afirma que pode haver um correspondente no hemisfério sul ao fluxo, mas, como não há um sobressalto rastreável, qualquer fluxo de magma lá não pode ser captado geomagneticamente.  

Swarm and the invisible river

Um rio de ferro líquido corre a cerca de 3 mil quilômetros de profundidade. Representação esquemática dos satélites Swarm na imagem (Foto: ESA)

Cilindros rodopiantes

Livermore e seus colegas afirmam que o fluxo é criado pelo movimento do ferro fundido ao redor do sólido núcleo ferroso do núcleo interno. O núcleo interno da Terra é a parte mais interna da Terra e, de acordo com estudos sismológicos, acredita-se ser principalmente uma bola sólida com um raio de cerca de 1.220 km, que é cerca de 70% do raio da Lua. É composto de uma liga de ferro-níquel e alguns elementos leves. A temperatura no limite do núcleo interno é de aproximadamente 5400 °C.

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Earth_poster.svg

A estrutura interna da Terra

Próximo ao núcleo interno, há cilindros girantes paralelos de ferro fundido no núcleo externo, circulando de norte ao sul.  Onde esses cilíndricos rodopiantes encontram o núcleo sólido, eles agem como pares de rolos e se amassam sobre o caroço do núcleo, espremendo para fora o ferro fundido adicional, criando uma corrente de jato lateralmente.

Isso produz e faz mover as duas protuberâncias (ou lobos) no campo magnético, as quais foram detectadas e rastreadas pelos satélites.

Por que o fluxo está ficando mais rápido é ainda um mistério. Tal incremento da velocidade pode estar relacionado à rotação do núcleo interno, o qual, conforme descoberta de 2005, gira um pouco mais rápido que a crosta terrestre, diz Xiaodong Song da Universidade de Illinois em Champaing, Illinois, Estados Unidos.

Xiaodong foi membro da equipe que usou dados sismológicos para fazer aquela descoberta de 2005. “Se as observações sismológicas e as geomagnéticas puderem ser correlacionadas em conjunto com um processo comum no núcleo líquido, seria realmente empolgante”.

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Livermore pensa que a aceleração do fluxo é baixa para deter o campo magnético. O fluxo do ferro líquido gera o campo magnético, mas, segundo ele, o campo magnético pode, então, estar afetando o fluxo de ferro.

Estudar o fluxo poderá permitir aos geofísicos entender melhor como o núcleo do planeta se comporta, e os fatores que influenciam a força do campo magnético da Terra.

Inverção da polaridade

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“Se pudermos entender como o campo magnético é gerado, nós entenderemos como ele muda ao longo do tempo e se e quando ele ficará mais fraco e se inverterá”, afirma Livermore.

Outros geofísicos concordam. “Quanto mais entendemos o comportamento do núcleo em variadas escalas espacial e temporal, mais podemos entender os primórdios, a renovação e o futuro do nosso campo magnético”, afirma William Brown, da equipe de geomagnetismo do Serviço Geológico da Grã-Bretanha.

O campo magnético terrestre parece estar enfraquecendo, especialmente desde por volta do ano 1840, a uma taxa aproximada de cinco por cento por século.  Essa corrente de magma agora descoberta pode ajudar os geofísicos a prever mais precisamente se e quando o campo magnético do núcleo do planeta irá inverter a polaridade, com o polo norte magnético e o polo sul trocando de lugar, o que acontece mais ou menos a cada mil anos.

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E graças ao monitoramento por sistema de satélites, afirma Xiaodong, nós teremos agora aberto uma nova janela para visualizar em “tempo real” a atividade do ferro derretido nas profundezas do núcleo terrestre.

Periódico de referência: Nature Geoscience DOI: 10.1038/NGEO2859

Texto traduzido e adaptado do original “Molten iron river discovered speeding beneath Russia and Canada” da New Cientist.

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