Em estudo recente, um grupo de pesquisadores, liderados pelo professor Alban Pothérat, da Universidade de Coventry, no Reino Unido, desenvolveu um dispositivo experimental que imita as maneiras como o campo magnético da Terra pode estar influenciando os padrões de fluxo planetário interno.
Os autores perceberam que os atuais modelos que descrevem os fluxos internos do nosso planeta geralmente não descrevem de que forma o campo magnético impacta os fluxos dos quais ele foi gerado. Dessa forma, sua abordagem inovadora pretende imitar, com precisão, o funcionamento do mecanismo interior da Terra.
Até agora, o que se sabe é que, no centro do nosso planeta, há um núcleo sólido parecido com uma bola de metal quente. Ele é tão quente, que mantém ao seu redor e abaixo do manto, um núcleo externo líquido de metal fundido. Como os dois giram, o resultado disso é uma corrente elétrica que resulta na geração do campo magnético, que nos protege da radiação nociva do Sol.
Imitando o fluxo de metal liquido do núcleo externo
Esboço da configuração usadas pelos autores para representar o núcleo externo, o núcleo interno e o manto da Terra.Fonte: Alban Pothérat et al., Physical Review Letters, 2024
Embora o núcleo seja muito complexo, existe um princípio em dinâmica que se aplica a todos os fluidos girando em torno de um eixo, o chamado Teorema de Taylor-Proudman. Seu princípio fundamental é que, quando um fluido está circulando em velocidade angular constante, seu movimento fica restrito a planos perpendiculares ao eixo de rotação.
É como se o fluido se movesse “em fatias” ou camadas, em vez de se mover livremente em todas as direções. Nesse caso, explica Pothérat à IFLScience, “O que temos que fazer é colocar um modelo da Terra cheio de ácido sulfúrico dentro desse ímã gigante e iluminar um laser através dele e fazer algumas medições”.
Nesse modelo, um efeito não medido, mas que deve ser considerado é a chamada força de Coriolis, um fenômeno importante relacionado à rotação da Terra. Atuando sobre qualquer objeto (ou fluido) em movimento em relação à superfície terrestre, ele desvia os objetos fluidos para a direita no Hemisfério Norte, e para a esquerda no Hemisfério Sul.
Funcionamento do simulador do campo magnético da Terra
Modelo da Terra com ácido sulfúrico visto de cima e de lado, com o laser brilhando através dele.Fonte: Alban Pothérat et al., Physical Review Letters, 2024
Na construção de um modelo básico de aparelho para representar a Terra, a equipe usou um tanque parcialmente preenchido com uma concentração de ácido sulfúrico de 30%, colocado em um forte campo magnético gerado por um ímã gigantesco do Laboratório de Alto Campo Magnético de Grenoble na França. As medições foram feitas com laser.
Para reproduzir as condições do mundo real de forma mais fiel possível, os pesquisadores aqueceram o tanque a partir do centro. Deram também ao hemisfério superior um fundo plano, onde colocaram um tanque cheio d'água para dar um efeito de resfriamento. Para finalizar, colocaram pedacinhos de vidro nos líquidos para direcionar a mediação do laser.
Conclusões sobre a dinâmica do campo magnético da Terra
O metal fundido dentro do núcleo da Terra ajuda a manter o campo magnético ativo.Fonte: Getty Images
O resultado da experiência surpreendeu os pesquisadores, conforme Pothérat, porque, embora o fluxo se mova em rotação, que é o esperado, “vimos que o fluido entra do topo e sai pela parte inferior do cilindro. Isso é interessante porque se você mexer o chá, ele se move ao contrário”. Isso indica que o campo magnético está direcionando o fluxo de forma controlada e definida.
Os autores propõem que esse "cilindro" seja muito importante na geração do campo magnético da Terra. Ou seja, o comportamento do metal fundido dentro do núcleo não só influencia a força e a direção do campo magnético, mas também é parte importante do processo que o mantém ativo ao longo do tempo.
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