Cientista brasileira faz viagem virtual ao centro da Terra

Análises científicas mais modernas têm feito avançar a imagem que se tem de como seria o centro da Terra. [Imagem: Revista Pesquisa Fapesp]

Minerais profundos

Chegar à Lua, a quase 400 mil quilômetros de distância, ou enviar um robô a Marte pode parecer mais fácil do que conhecer a composição e o funcionamento do interior da Terra, uma esfera quase perfeita com 12 mil quilômetros (km) de diâmetro.

Os furos de sondagem chegaram a apenas 12 km de profundidade, mal vencendo a crosta, a camada mais superficial.

Como não podem examinar diretamente o interior do planeta, os cientistas estão se valendo de simulações em computador para entender como se forma e se transforma a massa sólida de minerais das camadas mais profundas do interior do planeta quando submetida a pressões e temperaturas centenas de vezes mais altas que as da superfície.

Como resultado, estão identificando minerais que se formam milhares de quilômetros abaixo da superfície e reconhecendo a possibilidade de existir um volume de água superior a um oceano disperso na espessa massa de rochas sob nossos pés.

Viagem virtual ao centro da Terra

A física brasileira Renata Wentzcovitch, pesquisadora da Universidade de Minnesota, Estados Unidos, é responsável por descobertas fundamentais sobre o interior do planeta empregando, justamente, técnicas matemáticas e computacionais, que ela desenvolve desde 1990.

A perovskita transforma-se em pós-perovskita no interior da Terra, eventualmente decompondo-se em óxidos simples próximo ao núcleo de planetas gigantes, como Saturno ou Júpiter. [Imagem: Revista Pesquisa Fapesp]

Em 1993, ela elucidou a estrutura atômica da perovskita a altas pressões; a perovskita é o mineral mais abundante no manto inferior, a camada mais ampla do interior do planeta, com uma espessura de 2.200 km, bem menos conhecida que as camadas mais externas.

Em 2004 Renata e sua equipe identificaram a pós-perovskita, mineral que resulta da transformação da perovskita submetida a pressões e temperaturas centenas de vezes mais altas que as da superfície, como nas regiões mais profundas do manto.

Os resultados ajudaram a explicar as velocidades das ondas sísmicas, geradas pelos terremotos, que variam de acordo com as propriedades dos materiais que atravessam e representam um dos meios mais utilizados para entender a composição do interior da Terra.

Agora novos estudos da pesquisadora indicaram que a pós-perovskita tende a se dissociar em óxidos elementares, como óxido de magnésio e óxido de silício, à medida que a pressão e a temperatura aumentam ainda mais, como no interior dos planetas gigantes, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

"Estamos com a faca e o queijo na mão para descobrir a constituição e as diferenças de composição do interior de planetas", diz.

Zona de transição

Por meio de trabalhos como os de Renata e seu grupo agora se começa a ver melhor como os minerais do interior da Terra tendem a perder elasticidade e se tornarem mais densos quando submetidos a alta pressão e temperatura, que aumentam com a profundidade.

Em razão do aumento da pressão é que se acredita que a densidade do centro da Terra - formado por uma massa sólida de ferro a temperatura próxima a 6.000 graus Celsius (ºC) - seja de quase 13 gramas por centímetro cúbico, quatro vezes maior que a da superfície, indicando que em um mesmo volume cabem quatro vezes mais átomos.

Segundo Renata, as técnicas que desenvolveu podem prever o comportamento de estruturas cristalinas complexas, formadas por mais de 150 átomos. "Ao longo do manto terrestre, as estruturas cristalinas dos minerais são diferentes, mas a composição química das camadas do interior da Terra parece ser uniforme."

Sem direito à ficção e apegados a métodos rigorosos, como a análise dos resultados de cálculos teóricos, de experimentos em laboratório, de levantamentos geológicos e da velocidade das ondas sísmicas, físicos, geofísicos, geólogos e geoquímicos estão abrindo o planeta e ampliando o conhecimento sobre as regiões de massa rochosa compacta abaixo do limite de 600 km, que marca uma região mais densa do manto, a chamada zona de transição, a partir da qual se conhecia muito pouco.

A sonda espacial GOCE permitiu recentemente traçar o geóide, como é conhecido o formato da Terra. Os resultados abrem caminho para novos entendimentos da dinâmica e da composição das camadas internas do planeta. [Imagem: ESA/HPF/DLR]

Terremotos e jazidas minerais

Os especialistas acreditam que seus estudos permitirão entender melhor - e talvez um dia prever - os terremotos e os tsunamis, além de identificar jazidas minerais mais facilmente do que hoje, se conseguirem detalhar a composição e os fenômenos das regiões inacessíveis do interior do planeta.

Mesmo das camadas mais externas estão emergindo novidades, que desfazem a antiga imagem do interior do planeta como uma sequência de camadas regulares como as de uma cebola.

Em 2003, por meio de levantamentos mundiais detalhados, pesquisadores dos Estados Unidos começaram a ver irregularidades da crosta, cuja espessura varia de 20 a 68 km, deixando as regiões mais finas mais sujeitas a terremotos e, as mais espessas, a colapsos.

Muitos estudos em andamento se concentram no manto, uma espessa camada sólida, levemente flexível, que se deforma muito lentamente, como o piche.

Furos na Terra

A não ser nas raras ocasiões em que o magma emerge por meio dos vulcões, trazendo material do manto, os estudos são feitos de modo indireto, por meio do monitoramento da velocidade das ondas sísmicas, e é difícil saber diretamente o que se passa no manto.

Os japoneses querem ir além do recorde de 12 km já perfurados e chegar ao manto usando um navio com uma sonda semelhante à de um petroleiro. 

A missão não será simples: os materiais das brocas a serem usadas para perfurar a crosta e chegar ao manto devem resistir a pressões 2 mil vezes maior que a da superfície e temperaturas próximas a 900ºC, uma tarefa similar ao plano de extrair petróleo da camada de pré-sal do litoral paulista.

Fonte: Agência Fapesp