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TN Sustentável

Estudo virtual irá ampliar conhecimento sobre o centro da Terra

Publicado em 04 março 2010

Por Fábio Reynol

Agência Fapesp

Terremotos como os ocorridos no Chile e no Haiti são importantes fontes de informação para os geofísicos. Os dados registrados durante os tremores servem não só para os estudos dos abalos em si como também para conhecer melhor o centro da Terra. A fim de ampliar as fontes de informação sobre o assunto, uma pesquisa temática iniciado no dia 1º deste mês, apoiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa de SP (Fapesp), pretende investigar nos próximos três anos a composição do centro do planeta. O projeto "Simulação e modelagem de minerais a altas pressões" reproduzirá por meio de modelos computacionais as condições termodinâmicas a que os minerais estão expostos no subsolo.

As dificuldades de se estudar o que ocorre no chamado manto terrestre inferior, que compreende profundidades entre 670 e 2,7 mil quilômetros, pressões entre 20 e 130 gigapascais e temperaturas que chegam a 2000º Kelvin, fazem os cientistas lançar mão de medidas indiretas, como as geradas pelos abalos sísmicos.

"Só para se ter uma ideia, a camada pré-sal do oceano na qual o Brasil vai explorar petróleo compreende profundidades de cerca de 7 quilômetros. Isso mostra que conhecemos somente a casquinha do nosso planeta", comparou João Francisco Justo Filho, professor da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP) e coordenador do Temático.

Especialista em modelagem de materiais e em nanossistemas, Justo Filho começou a se interessar por geofísica em 2007, quando atuou como pesquisador visitante na Universidade de Minnesota, nos Estados Unidos.

Na época, notou que não havia muitos estudos teóricos de materiais submetidos a altas pressões e passou a analisar a influência da pressão no magnetismo.

Uma das hipóteses que a nova pesquisa deverá testar é a dos efeitos das transições dos materiais de um estado magnético para um estado não-magnético. Justo Filho especula que a viscosidade deva sofrer um grande efeito como consequência dessas transições, ou seja, à medida que o material amolece também perde seu magnetismo.

Ao aplicar essas hipóteses em um sistema altamente dinâmico, como é o centro da Terra, o grupo espera correlacionar as propriedades às possíveis combinações de elementos, como ferro, magnésio e oxigênio, que ocorrem nas chamadas áreas de recombinação química.

O grupo testará modelos geofísicos computacionais baseados em medições indiretas como a de abalos sísmicos e da radiação térmica de corpos negros. Este último método é uma ferramenta da astrofísica que consiste no registro da radiação captada na superfície de um corpo, no caso a Terra, e emitida pelo seu interior. Essa medida permite inferir por onde passou a radiação ao analisar sua trajetória desde o núcleo até a superfície.

Um dos objetivos da pesquisa é a elaboração de um mapa de correlação entre temperaturas e profundidades das várias camadas do planeta. "Essa ainda é uma questão em aberto no estudo do manto inferior terrestre", disse Justo Filho.

Coração de ferro

Não há como estudar o centro da Terra sem abordar um dos elementos mais abundantes do núcleo incandescente, o ferro. Mas sua concentração ainda é uma incógnita para a qual o Projeto Temático tentará levantar pistas. O interior do planeta contém primordialmente minerais do tipo óxidos, como o óxido de magnésio e o silicato de magnésio, e várias questões a respeito da incorporação do ferro nessas estruturas permanecem em aberto.

O magnetismo terrestre, que faz o ponteiro magnetizado de uma bússola apontar para o norte geográfico da Terra, é atribuído à presença do ferro na composição do planeta. Por sua vez, as propriedades magnéticas desse mineral estão relacionadas ao seu número spin, o qual também sofre alterações motivadas por temperaturas e pressões diferentes, segundo explica a professora Lucy Vitória Credidio Assali, do Instituto de Física da USP, que também participa do Temático.

"O magnetismo terrestre pode estar associado a essas mudanças ocorridas no interior do planeta", disse. O projeto de pesquisa permitirá a execução de simulações computacionais dispensando a necessidade de experimentos físicos realizados em laboratório.

Ensaios de minerais a altas pressões exigem equipamentos caros, como células de diamantes, que espremem amostras para medir suas propriedades físicas. Além disso, esses testes possuem limitações e não abrangem as interações que ocorrem entre os minerais no interior do planeta. Os modelos computacionais também poderão levar à descoberta de novos meios e ferramentas para se chegar a respostas sobre dúvidas a respeito dos mecanismos internos do planeta.

"Poderemos verificar alternativas e descobrir caminhos para se obter outros resultados, algo permitido pela simulação computacional", disse Lucy.

Com as simulações, os pesquisadores esperam aprofundar os conhecimentos sobre a composição química do manto terrestre, a geo e termodinâmica do planeta e a evolução das placas tectônicas, informações essenciais para o melhor entendimento dos terremotos.