Embora tenhamos enviado sondas a milhares de milhões de quilómetros para o espaço interestelar, os humanos mal arranharam a superfície do nosso próprio planeta, nem sequer conseguiram atravessar a fina crosta.
Informações sobre O inside profundo da Terra vem principalmente da geofísica e é valioso. Sabemos que consiste em uma crosta sólida, um manto rochoso, um núcleo externo líquido e um núcleo interno sólido. Mas o que exatamente acontece em cada camada – e entre elas –é um mistério. Agora nossa pesquisa usa o magnetismo do nosso planeta para lançar luz sobre a interface mais significativa no inside da Terra: a fronteira núcleo-manto.
A cerca de 3.000 quilómetros abaixo dos nossos pés, o núcleo exterior da Terra, um oceano insondavelmente profundo de liga de ferro fundido, agita-se incessantemente para produzir um campo magnético world que se estende até ao espaço. Sustentar este “geodinamo” e o campo de força planetário que ele produziu durante os últimos milhares de milhões de anos (protegendo a Terra da radiação prejudicial) requer muita energia.
Este foi entregue ao núcleo na forma de calor durante a formação da Terra. Mas ele só é liberado para impulsionar o geodínamo à medida que ele se dirige para fora, para rochas sólidas e mais frias flutuando acima do manto. Sem esta enorme transferência interna de calor do núcleo para o manto e, finalmente, através da crosta para a superfície, a Terra seria como os nossos vizinhos mais próximos, Marte e Vénus: magneticamente morta.
Entre nas bolhas
Mapas que mostram a rapidez com que as ondas sísmicas (vibrações de energia acústica) que atravessam o manto rochoso da Terra mudam na sua parte mais inferior, brand acima do núcleo. Especialmente notáveis são duas vastas regiões perto do equador, abaixo da África e do Oceano Pacífico, onde as ondas sísmicas viajam mais lentamente do que em outros lugares.
O que torna estes “grandes estruturas basais do manto inferior,” ou “Bolhas” para resumir, especial não está claro. Eles são feitos de rocha sólida semelhante ao manto circundante, mas podem ter temperatura mais alta, composição diferente ou ambos.
Espera-se que fortes variações de temperatura na base do manto afetem o núcleo líquido subjacente e o campo magnético ali gerado. O manto sólido muda de temperatura e flui a uma taxa excepcionalmente lenta (milímetros por ano), portanto qualquer assinatura magnética de fortes contrastes de temperatura deve persistir por milhões de anos.
Das rochas aos supercomputadores
Nosso estudo relata novas evidências de que essas bolhas são mais quentes do que o manto inferior circundante. E isto teve um efeito notável no campo magnético da Terra, pelo menos nas últimas centenas de milhões de anos.
Como rochas ígneasrecentemente solidificados a partir de magma derretido, esfriam na superfície da Terra na presença de seu campo magnético, adquirem um magnetismo permanente que está alinhado com a direção desse campo naquele momento e native.
Já é sabido que esta direção muda com a latitude. Observámos, no entanto, que as direcções magnéticas registadas pelas rochas com até 250 milhões de anos também pareciam depender do native onde as rochas se formaram em longitude. O efeito foi particularmente perceptível em baixas latitudes. Portanto, nos perguntamos se os Blobs poderiam ser os responsáveis.
Mapas simulados do campo magnético da Terra (esquerda) só podem ser feitos para se parecerem com os do campo actual (direita) se for assumido que o núcleo da Terra tem bolhas quentes de rocha diretamente em cima dele. Crédito: Andy Biggin, CC BY-SA
O argumento decisivo veio da comparação dessas observações magnéticas com simulações do geodínamo executadas em um supercomputador. Um conjunto foi executado assumindo que a taxa de calor que flui do núcleo para o manto period a mesma em todos os lugares. Estes ou mostraram muito pouca tendência para o campo magnético variar em longitude ou então o campo que produziram entrou em colapso num estado persistentemente caótico, o que também é inconsistente com as observações.
Em contraste, quando colocamos um padrão na superfície do núcleo que incluía fortes variações na quantidade de calor sugado para dentro do manto, os campos magnéticos comportaram-se de forma diferente. O mais revelador é que assumir que a taxa de calor que flui para as bolhas period cerca de metade da taxa para outras partes mais frias do manto significava que os campos magnéticos produzidos pelas simulações continham estruturas longitudinais reminiscentes dos registos de rochas antigas.
Outra descoberta foi que esses campos eram menos propensos ao colapso. A adição dos Blobs permitiu-nos, portanto, reproduzir o comportamento estável observado do campo magnético da Terra numa gama mais ampla.
O que parece estar acontecendo é que as duas bolhas quentes estão isolando o metallic líquido abaixo delas, evitando a perda de calor que, de outra forma, faria com que o fluido se contraísse termicamente e afundasse no núcleo. Como é o fluxo do fluido central que gera mais campo magnético, essas lagoas estagnadas de metallic não participam do processo geodinâmico.
Além disso, da mesma forma que um telemóvel pode perder o seu sinal ao ser colocado dentro de uma caixa metálica, estas áreas estacionárias de líquido condutor actuam para “proteger” o campo magnético gerado pelo líquido circulante abaixo. As enormes bolhas deram origem, portanto, a padrões característicos que variam longitudinalmente na forma e na variabilidade do campo magnético da Terra. E isso corresponde ao que foi registrado pelas rochas formadas em baixas latitudes.
Na maioria das vezes, a forma do campo magnético da Terra é bastante semelhante àquela que seria produzida por uma barra magnética alinhada com o eixo de rotação do planeta. Isto é o que faz com que uma bússola magnética aponte quase para o norte na maioria dos lugares da superfície da Terra, na maior parte do tempo.
Colapsos em estados multipolares fracos ocorreram muitas vezes ao longo da história geológica, mas são bastante raros, e o campo parece ter se recuperado rapidamente depois. Pelo menos nas simulações, os Blobs parecem ajudar a tornar isso realidade.
Portanto, embora ainda tenhamos muito que aprender sobre o que são os Blobs e como se originaram, pode ser que, ao ajudar a manter o campo magnético estável e útil para a humanidade, tenhamos muito a agradecer-lhes.
Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Artistic Commons. Leia o artigo unique.