Estudo sugere que o núcleo interno da Terra tem camadas como uma cebola

Ondas sísmicas que atravessam o núcleo interno da Terra já ensinaram muito sobre o “centro” de ferro do planeta: mudanças de forma, inversões no giro, uma textura incomum e até a presença de um estado de matéria fora do esperado.

Agora, um estudo novo, ao tentar explicar medições consideradas anómalas, aponta que o núcleo pode ser estratificado em camadas - como uma cebola.

O que as ondas sísmicas revelam do núcleo interno da Terra

Cientistas na Alemanha decidiram examinar um problema específico ligado às anisotropias sísmicas: variações na velocidade das ondas sísmicas que reverberam pela Terra quando alcançam o núcleo interno, mudando conforme a direção em que se propagam.

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

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

Foco do estudo: anisotropia sísmica e ligas de ferro com silício e carbono

Para entender o que poderia estar a acontecer, a equipa testou como esses elementos-chave do núcleo interno interagem sob pressões extremas e temperaturas que chegaram a 820 °C (1.508 °F).

Difração de raios X e a orientação preferencial da rede cristalina (LPO)

Com difração de raios X, os pesquisadores procuraram uma característica chamada orientação preferencial da rede cristalina (LPO, na sigla em inglês), que descreve como cristais em sólidos se alinham devido a padrões térmicos.

Até então, faltavam dados robustos sobre como a LPO do ferro se comportaria ao ser misturado com silício e carbono para formar ligas.

A LPO pode influenciar a forma como ondas sonoras se transmitem por metais como o ferro, e há tempo se considera que isso poderia explicar a anisotropia sísmica. Neste trabalho, a hipótese foi testada numa escala mínima: as ligas foram colocadas em cápsulas muito pequenas, comprimidas e aquecidas.

"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.

Indícios de estratificação química em camadas no núcleo interno da Terra

Os resultados indicaram que, em comparação com o ferro puro, adicionar silício e carbono realmente altera o arranjo da rede cristalina na liga de ferro.

As diferenças resultantes na velocidade das ondas sísmicas corresponderiam às anomalias observadas na porção externa do núcleo interno.

Isso reforça a ideia de que o núcleo interno da Terra pode, na realidade, ser composto por várias camadas - um resultado notável para um estudo sobre algo a mais de 5.000 quilómetros abaixo de nós, escondido sob rocha e metal líquido.

Segundo os autores, a região central do núcleo interno pode conter pouco silício e carbono, gerando 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".

Geólogos têm avançado de forma constante na compreensão do que existe sob a superfície terrestre, principalmente ao medir como as ondas sísmicas se propagam e ao recriar, em laboratório, condições do núcleo interno e do núcleo externo.

O trabalho detalhado passa por identificar inconsistências, propor explicações possíveis e, em seguida, testá-las - algo que a equipa deste estudo conseguiu fazer.

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

A pesquisa foi publicada na Nature Communications.