Bem no interior da Terra existe uma bola de metal sólido que gira independentemente da rotação do nosso planeta, como um pião rodando dentro de um pião maior, envolto em mistério.

Esse núcleo interno intriga os pesquisadores desde sua descoberta pela sismóloga dinamarquesa Inge Lehmann em 1936, e como ele se move — sua velocidade e direção de rotação — tem sido o centro de um debate que dura décadas. Um conjunto crescente de evidências sugere que a rotação do núcleo mudou dramaticamente nos últimos anos, mas os cientistas ainda estão divididos sobre o que exatamente está acontecendo — e o que isso significa.

Parte do problema é que o interior profundo da Terra é impossível de observar ou amostrar diretamente. Sismólogos obtêm informações sobre o movimento do núcleo interno examinando como as ondas de grandes terremotos que atingem essa área se comportam. Variações entre ondas de forças semelhantes que passaram pelo núcleo em diferentes momentos permitiram aos cientistas medir mudanças na posição do núcleo interno e calcular sua rotação.

“A rotação diferencial do núcleo interno foi proposta como um fenômeno nas décadas de 1970 e 1980, mas foi apenas nos anos 1990 que evidências sismológicas foram publicadas”, disse a Dra. Lauren Waszek, professora de ciências físicas na Universidade James Cook, na Austrália.

Mas os pesquisadores discutiram sobre como interpretar essas descobertas, “principalmente devido ao desafio de fazer observações detalhadas do núcleo interno, devido à sua distância e dados limitados disponíveis”, disse Waszek. Como resultado, “estudos que seguiram nos anos e décadas seguintes discordam sobre a taxa de rotação e também sua direção em relação ao manto”, ela acrescentou. Algumas análises até propuseram que o núcleo não girava de forma alguma.

Um modelo promissor proposto em 2023 descreveu um núcleo interno que, no passado, girava mais rápido do que a própria Terra, mas agora gira mais devagar. Por um tempo, os cientistas relataram, a rotação do núcleo coincidiu com a rotação da Terra. Então, desacelerou ainda mais, até que o núcleo começou a se mover para trás em relação às camadas fluidas ao seu redor.

Na época, alguns especialistas alertaram que mais dados eram necessários para reforçar essa conclusão, e agora outra equipe de cientistas forneceu novas evidências convincentes para essa hipótese sobre a taxa de rotação do núcleo interno. Pesquisas publicadas em 12 de junho na revista Nature não apenas confirmam a desaceleração do núcleo, mas também apoiam a proposta de 2023 de que essa desaceleração do núcleo faz parte de um padrão de décadas de desaceleração e aceleração.

As novas descobertas também confirmam que as mudanças na velocidade de rotação seguem um ciclo de 70 anos, disse o coautor do estudo Dr. John Vidale, Professor de Ciências da Terra no Dornsife College of Letters, Arts and Sciences da University of Southern California.

“Estamos discutindo sobre isso há 20 anos, e acho que isso resolve a questão,” disse Vidale. “Acho que encerramos o debate sobre se o núcleo interno se move e qual tem sido seu padrão nas últimas décadas.”

Mas nem todos estão convencidos de que a questão está resolvida, e como uma desaceleração do núcleo interno pode afetar nosso planeta ainda é uma questão em aberto — embora alguns especialistas digam que o campo magnético da Terra pode entrar em jogo.

Atração magnética

Enterrado a cerca de 5.180 quilômetros de profundidade dentro da Terra, o núcleo interno sólido de metal é rodeado por um núcleo externo líquido de metal. O núcleo interno é composto principalmente de ferro e níquel, e estima-se que seja tão quente quanto a superfície do sol, com cerca de 5.400 °C.

O campo magnético da Terra puxa essa bola sólida de metal quente, fazendo-a girar. Ao mesmo tempo, a gravidade e o fluxo do núcleo externo fluido e do manto arrastam o núcleo. Ao longo de muitas décadas, o empurrar e puxar dessas forças causam variações na velocidade de rotação do núcleo, disse Vidale.

O movimento oscilante do fluido rico em metal no núcleo externo gera correntes elétricas que alimentam o campo magnético da Terra, que protege nosso planeta da radiação solar mortal. Embora a influência direta do núcleo interno no campo magnético seja desconhecida, cientistas relataram anteriormente em 2023 que um núcleo que gira mais lentamente poderia potencialmente afetá-lo e também encurtar fracamente a duração de um dia.

Quando os cientistas tentam “ver” todo o caminho através do planeta, eles geralmente rastreiam dois tipos de ondas sísmicas: ondas de pressão, ou ondas P, e ondas de cisalhamento, ou ondas S. As ondas P se movem através de todos os tipos de matéria; as ondas S movem-se apenas através de sólidos ou líquidos extremamente viscosos, segundo o Serviço Geológico dos EUA.

Os sismólogos notaram na década de 1880 que as ondas S geradas por terremotos não passavam completamente pela Terra, e assim concluíram que o núcleo da Terra era derretido. Mas algumas ondas P, após passarem pelo núcleo da Terra, emergiam em lugares inesperados — uma “zona de sombra”, como Lehmann a chamou — criando anomalias que eram impossíveis de explicar.

Lehmann foi a primeira a sugerir que ondas P desviadas poderiam estar interagindo com um núcleo interno sólido dentro do núcleo externo líquido, com base em dados de um grande terremoto na Nova Zelândia em 1929.

Acompanhando as ondas sísmicas de terremotos que passaram pelo núcleo interno da Terra ao longo de caminhos semelhantes desde 1964, os autores do estudo de 2023 descobriram que a rotação seguiu um ciclo de 70 anos. Na década de 1970, o núcleo interno estava girando um pouco mais rápido que o planeta. Ele desacelerou por volta de 2008 e, de 2008 a 2023, começou a se mover ligeiramente em sentido inverso, em relação ao manto.

Futuro da rotação do núcleo

Para o novo estudo, Vidale e seus coautores observaram ondas sísmicas produzidas por terremotos nos mesmos locais em diferentes momentos. Eles encontraram 121 exemplos de tais terremotos ocorrendo entre 1991 e 2023 nas Ilhas Sanduíche do Sul, um arquipélago de ilhas vulcânicas no Oceano Atlântico a leste da ponta mais ao sul da América do Sul. Os pesquisadores também analisaram ondas de choque penetrantes no núcleo de testes nucleares soviéticos conduzidos entre 1971 e 1974.

Quando o núcleo gira, disse Vidale, isso afeta o tempo de chegada da onda. Comparando o tempo dos sinais sísmicos à medida que tocavam o núcleo, revelou mudanças na rotação do núcleo ao longo do tempo, confirmando o ciclo de rotação de 70 anos. Segundo os cálculos dos pesquisadores, o núcleo está prestes a começar a acelerar novamente.

Comparado com outros estudos sismográficos do núcleo que medem terremotos individuais à medida que passam pelo núcleo — independentemente de quando ocorrem — usar apenas terremotos emparelhados reduz a quantidade de dados utilizáveis, “tornando o método mais desafiador,” disse Waszek. No entanto, ao fazer isso, também permitiu aos cientistas medir mudanças na rotação do núcleo com maior precisão, de acordo com Vidale. Se o modelo de sua equipe estiver correto, a rotação do núcleo começará a acelerar novamente em cerca de cinco a dez anos.

Os sismógrafos também revelaram que, durante seu ciclo de 70 anos, a rotação do núcleo desacelera e acelera em taxas diferentes, “o que vai precisar de uma explicação,” disse Vidale. Uma possibilidade é que o núcleo interno de metal não seja tão sólido quanto se espera. Se ele se deformar à medida que gira, isso poderia afetar a simetria de sua velocidade de rotação, disse ele.

Os cálculos da equipe também sugerem que o núcleo tem diferentes taxas de rotação para movimentos para frente e para trás, o que acrescenta “uma contribuição interessante ao discurso,” disse Waszek.

Mas a profundidade e inacessibilidade do núcleo interno significam que incertezas permanecem, ela acrescentou. Quanto a saber se o debate sobre a rotação do núcleo realmente terminou, “precisamos de mais dados e ferramentas interdisciplinares aprimoradas para investigar isso mais a fundo,” disse Waszek.

”Cheio de potencial”

Mudanças na rotação do núcleo — embora possam ser rastreadas e medidas — são praticamente imperceptíveis para as pessoas na superfície da Terra, disse Vidale. Quando o núcleo gira mais lentamente, o manto acelera. Essa mudança faz a Terra girar mais rápido, e a duração de um dia encurta. Mas tais mudanças de rotação se traduzem em meros milésimos de segundo na duração do dia, disse ele.

“Em termos desse efeito na vida de uma pessoa?” ele disse. “Não posso imaginar que signifique muito.”

Os cientistas estudam o núcleo interno para aprender como o interior profundo da Terra se formou e como a atividade se conecta em todas as camadas subsuperficiais do planeta. A região misteriosa onde o núcleo externo líquido envolve o núcleo interno sólido é especialmente interessante, acrescentou Vidale. Como um lugar onde líquido e sólido se encontram, essa fronteira está “cheia de potencial para atividade,” assim como a fronteira entre o núcleo e o manto e a fronteira entre o manto e a crosta.

“Podemos ter vulcões na fronteira do núcleo interno, por exemplo, onde o sólido e o fluido se encontram e se movem,” disse ele.

Como a rotação do núcleo interno afeta o movimento no núcleo externo, a rotação do núcleo interno é considerada uma ajuda para alimentar o campo magnético da Terra, embora mais pesquisas sejam necessárias para desvendar seu papel preciso. E ainda há muito a aprender sobre a estrutura do núcleo interno, disse Waszek.

“Metodologias novas e emergentes serão centrais para responder às perguntas em aberto sobre o núcleo interno da Terra, incluindo a rotação.”