O interior da Terra
Como se pode conhecer as camadas geológicas abaixo de nossos pés e outras estruturas localizadas no interior e no centro da Terra, situado a cerca de 6370 km de profundidade? Por meio de perfurações o homem tem acesso, direto, apenas, aos primeiros quilometros. Daí, para baixo, são as ondas sísmicas que revelam conhecimentos sobre o interior de nosso Planeta.
A propagação das ondas sísmicas produzidas pelos terremotos varia de velocidade e de trajetória em função das características do meio elástico em que trafegam. A correta interpretação do registro dessas ondas, através dos sismogramas, permite inferir valores de velocidade e densidade tanto em rochas no estado sólido, ou parcialmente fundidas, como naquelas situadas próximas da superfície ou em grandes profundidades. Dessa forma, é possível comprovar suposições sobre o estado dessas estruturas internas.
| | Esta é a imagem que se tem sobre o interior da Terra, baseada principalmente nos conhecimentos da sismologia, está sumarizada na figura ao lado. A Terra possui três principais geosferas: a Crosta, o Manto e o Núcleo, descobertas pela análise da refração e da reflexão de ondas P e S.
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Crosta
A camada mais externa e delgada da Terra é chamada Crosta, cuja espessura varia de 35 km a 10 km ao longo de uma seção cortando áreas continental e oceânica, como mostrado na figura. Nas regiões montanhosas a crosta pode alcançar 65 km de espessura. A mesma figura sugere que a Crosta Continental flutua acima de material muito denso do manto, à semelhança dos icebergs sobre os oceanos. Esse é o Princípio da Isostasia que assegura que as “ leves “ áreas continentais flutuem sobre um Manto de material mais denso. Assim, a maior parte do volume das massas continentais posiciona-se abaixo do nível do mar pela mesma razão que a maior parte dos icebergs permanece mergulhada por debaixo do nível dos oceanos. Trabalhos sismológicos vêm corroborando informações quantitativas para o mecanismo da isostasia.
Princípio da Isostasia
| O iceberg e o navio flutuam porque o volume submerso é mais leve que o volume de água deslocado.
| De igual forma, o volume relativamente leve da Crosta Continental, projetado no Manto,
permite a“flutuação “
da montanha. |
O limite entre a Crosta e o Manto foi descoberto por um sismólogo croata Andrija Mohorovicic, em 1909. É chamado de Descontinuidade de Mohorovicic, ou Moho, ou simplesmente M. Apesar de bastante variada a Crosta pode ser subdividida em:
Crosta Continental:
Menos densa e geologicamente mais antiga e complexa. Normalmente apresenta uma camada superior formada por rochas graníticas e uma inferior de rochas basálticas.
Crosta Oceânica:
Comparativamente mais densa e mais jovem que a continental. Normalmente é formada por uma camada homogênea de rochas basálticas.
Seção da crosta continental e oceânica
Manto
A porção mais volumosa (80%) de todas as geosferas é o Manto. Divide-se em Manto Superior e Manto Inferior. Situa-se logo abaixo da Crosta e estende-se até quase a metade do raio da Terra. A profundidade do contacto Manto-Núcleo foi calculada pelo sismólogo Beno Gutenberg, em 1913. O Manto é grosseiramente homogêneo formado essencialmente por rochas ultrabásicas e oferece as melhores condições para a propagação de ondas sísmicas, recebendo a denominação de “janela telessísmica”.
No período de 1965 a 1970, os geólogos e geofísicos concentraram seus esforços para pesquisar as primeiras centenas de quilômetros abaixo da superfície terrestre como parte do Projeto Internacional do Manto Superior. Muitas descobertas importantes foram feitas entre elas a definição de “ litosfera” e “astenosfera” com base em modelos de velocidades das ondas S.
Litosfera:
É uma placa com cerca de 70 km de espessura que suporta os continentes e áreas oceânicas. A Crosta é a camada mais externa dessa porção da Terra. A litosfera é caracterizada por altas velocidades e eficiente propagação das ondas sísmicas, implicando condições naturais de solidez e de rigidez de material. A litosfera é a responsável pelos processos da Tectônica de Placas e pela ocorrência dos terremotos.
Astenosfera:
É também chamada de zona de fraqueza ou de baixa velocidade pela simples razão do decréscimo da velocidade de propagação das ondas S. Nessa região, em que se acredita que as rochas estão parcialmente fundidas, as ondas sísmicas são mais atenuadas do que em qualquer outra parte do Globo.
A astenosfera, que se extende até 700 km de profundidade, apresenta variações físicas e químicas. É importante assinalar que é o estado não sólido da astenosfera que possibilita o deslocamento, sobre ela, das placas rígidas da litosfera.
O Manto Inferior, que se estende de 700 km até 2900 km (limite do Núcleo), é uma região que apresenta pequenas mudanças na composição e fases mineralógicas. A densidade e a velocidade aumentam gradualmente com a profundidade da mesma forma que a pressão.
Núcleo
Apesar de sua grande distância da superfície terrestre, o Núcleo também não escapa das investigações sismológicas. Sua existência foi sugerida pela primeira vez, em 1906, por R.D. Oldham, sismólogo britânico.
A composição do Núcleo foi estabelecida comparando-se experimentos laboratoriais com dados sismológicos. Assim, foi possível determinar uma incompleta mas razoável aproximação sobre a constituição do interior do Globo. Ele corresponde, aproximadamente, a 1/3 da massa da Terra e contém principalmente elementos metálicos (ferro e níquel).
Em 1936, Inge Lehman, sismóloga dinamarquesa, descobriu o contacto entre o Núcleo Interno e o Núcleo Externo. Esse último possui propriedades semelhantes aos líquidos o que impede a propagação das ondas S. O Núcleo Interno é sólido e nele se propagam tanto as ondas P como as S.
Estrutura interna da Terra
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir paraA Terra é constituída, basicamente, por três camadas : - Crosta - Camada superficial sólida que circunda a Terra. Tem, em média, de 30 a 40 km de espessura, mas pode ser bem mais fina ou chegar a até 70km.
- Manto - Camada viscosa logo abaixo da crosta. É formada por vários tipos de rochas que, devido às altas temperaturas, encontram-se em um estado complexo que mistura materiais fundidos e sólidos e recebe o nome de magma. Vai a 2900 km de profundidade.
- Núcleo - É a parte central do planeta. Acredita-se que seja formado por metais como ferro e níquel em altíssimas temperaturas. Possui duas partes :
Tanto entre a crosta e o manto como entre o manto e o núcleo existem zonas intermediárias de separação, as chamadas descontinuidades. Entre a crosta e o manto há a descontinuidade de Mohorovicic, e entre o manto e o núcleo, existe a descontinuidade de Gutenberg. Os limites dessas camadas são definidos principalmente pela sismologia.
Esquema do interior da Terra. 1. Crosta Continental - 2. Crosta Oceânica - 3. Manto Superior - 4. Manto Inferior - 5. Núcleo Externo - 6. Núcleo Interno - A: Descontinuidade Mohorovičić - B: Descontinuidade Gutenberg - C: Descontinuidade Lehmann
- uma camada externa (crosta) de silício,
- um manto altamente viscoso, e
- um núcleo que consiste de uma porção sólida envolvida por uma pequena camada líquida. Esta camada líquida dá origem a um campo magnético devido a convecção de seu material, eletricamente condutor.
Muito da superfície terrestre é relativamente novo, tendo menos de 100 milhões de anos; as partes mais velhas da crosta terrestre têm até 4,4 bilhões de anos.
Estrutura Estática
Estrutura Dinâmica
Tomada por inteiro, a Terra possui aproximadamente seguinte composição em massa:
MAMILO AZUL
O interior da Terra atinge temperaturas de 5.270 K. O calor interno do planeta foi gerado inicialmente durante sua formação, e calor adicional é constantemente gerado pelo decaimento de elementos radioativos como urânio, tório, e potássio. O fluxo de calor do interior para a superfície é pequeno se comparado à energia recebida pelo Sol (a razão é de 1/30k). Também chamado de Nife, Centrosfera ou Barisfera e, em planetas como a Terra, dada sua constituição, pode ainda receber o nome de Metalosfera. A massa específica média da Terra é de 5.515 quilogramas por metro cúbico, fazendo dela o planeta mais denso no Sistema Solar. Uma vez que a massa específica do material superficial da Terra é apenas cerca de 3000 quilogramas por metro cúbico, deve-se concluir que materiais mais densos existem nas camadas internas da Terra (devem ter uma densidade de cerca de 8.000 quilogramas por metro cúbico). Em seus primeiros momentos de existência, há cerca de 4,5 bilhões de anos, a Terra era formada por materiais líquidos ou pastosos, e devido à ação da gravidade os objetos muito densos foram sendo empurrados para o interior do planeta (o processo é conhecido como diferenciação planetária), enquanto que materiais menos densos foram trazidos para a superfície. Como resultado, o núcleo é composto em grande parte por ferro (80%), e de alguma quantidade de níquel e silício. Outros elementos, como o chumbo e o urânio, são muitos raros para serem considerados, ou tendem a se ligar a elementos mais leves, permanecendo então na crosta. O núcleo é dividido em duas partes: o núcleo sólido, interno e com raio de cerca de 1.250 km, e o núcleo líquido, que envolve o primeiro. O núcleo sólido é composto, segundo se acredita, primariamente por ferro e um pouco de níquel. Alguns argumentam que o núcleo interno pode estar na forma de um único cristal de ferro. Já o núcleo líquido deve ser composto de ferro líquido e níquel líquido (a combinação é chamada NiFe), com traços de outros elementos. Estima-se que realmente seja líquido, pois não tem capacidade de transmitir as ondas sísmicas. A convecção desse núcleo líquido, associada a agitação causada pelo movimento de rotação da Terra, seria responsável por fazer aparecer o campo magnético terrestre, através de um processo conhecido como teoria do dínamo. O núcleo sólido tem temperaturas muito elevadas para manter um campo magnético (veja temperatura Curie), mas provavelmente estabiliza o campo magnético gerado pelo núcleo líquido. Evidências recentes sugerem que o núcleo interno da Terra pode girar mais rápido do que o restante do planeta, a cerca de 2 graus por ano. O manto estende-se desde cerca de 30 km e por uma profundidade de 2900 km. A pressão na parte inferior do mesmo é da ordem de 1,4 milhões de atmosferas. É composto por substâncias ricas em ferro e magnésio. Também apresenta características físicas diferentes da crosta. O material de que é composto o manto pode apresentar-se no estado sólido ou como uma pasta viscosa, em virtude das pressões elevadas. Porém, ao contrário do que se possa imaginar, a tendência em áreas de alta pressão é que as rochas mantenham-se sólidas, pois assim ocupam menos espaço físico do que os líquidos. Além disso, a constituição dos materiais de cada camada do manto tem seu papel na determinação do estado físico local. (O núcleo interno da Terra é sólido porque, apesar das imensas temperaturas, está sujeito a pressões tão elevadas que os átomos ficam compactados; as forças de repulsão entre os átomos são vencidas pela pressão externa, e a substância acaba se tornando sólida; estima-se que esta pressão seja algo em torno de 3,5 milhões de atmosferas!) A viscosidade no manto superior (astenosfera) varia entre 1021 a 1024 pascal segundo, dependendo da profundidade. Portanto, o manto superior pode deslocar-se vagarosamente. As temperaturas do manto variam de 100 graus Celsius (na parte que faz interface com a crosta) até 3500 graus Celsius (na parte que faz interface com o núcleo). A crosta (que forma a maior parte da litosfera, tem uma extensão variável de acordo com a posição geográfica). Em alguns lugares chega a atingir 70 km, mas geralmente estende-se por aproximadamente 30 km de profundidade. É composta basicamente por silicatos de alumínio, sendo por isso também chamada de Sial. A fronteira entre manto e crosta envolve dois eventos físicos distintos. O primeiro é a descontinuidade de Mohorovicic (ou Moho) que ocorre em virtude da diferença de composição entre camadas rochosas (a superior contendo feldspato triclínico e a inferior, sem o mesmo). O segundo evento é uma descontinuidade química que foi observada a partir da obdução de partes da crosta oceânica.
Neste desenho vemos um corte da Terra mostrando suas camadas internas. A região cinza é o núcleo interno, a laranja o núcleo externo, a marrom a manto inferior e a branca a crosta. (Rosanna L. Hamilton)
Este corte da Terra mostra além de suas camadas internas, um pequeno detalhamento da crosta. A crosta é dividida em diversas placas que ao se deslocarem forçam ao material antigo a afundar (Zona de Subducção) ou provocando fraturas forçando material novo do manto a emergir (Cordilheira Meso Oceânica). (Rosanna L. Hamilton)
Há 4,5 bilhões de anos a Terra se formou a partir da aglomeração de matéria e bombardeio de meteoritos e cometas. Cada corpo que se chocava com ela a alta velocidade convertia a energia de seu movimento em calor, fazendo com que o planeta ficasse fundente e até hoje vem se esfriando. O material mais denso afundou para constituir o núcleo enquanto que os mais leves formaram a crosta.
Tendo em base o material de que é formado, o interior da Terra é dividido em diversas camadas.
O Núcleo é constituído principalmente por ferro no estado sólido. Ele representa 1,7% da massa total da Terra. A temperatura nessa região deve ser da ordem de 7.770° C, sendo assim mais quente que a superfície do Sol que é de 6.300° C. O Núcleo vai de 5.150 a 6.378 km.
O Núcleo Exterior representa 30,8% da massa da Terra. Ele vai de 2.890 a 5.150 km. Ele é constituído por é um líquido quente (4.300°C) elétricamente condutor. Nele ocorrem correntes convectivas as quais combinadas com a rotação da Terra geram um dínamo responsável pelo campo magnético. O Núcleo Exterior écomposto por ferro derretido, misturado com elementos mais leves, tais como enxofre e oxigênio.
A Camada D contém 3% da massa da Terra e vai de 2.700 a 2.890 km. Estudos sismológicos indicam que muito embora esta camada forme o nível inferior do manto, sua composição química difere da composição do manto. Talvez seja formada pelo material que afundou do manto mas, devido a sua densidade ser menor, não consegue afundar mais para integrar o Núcleo Exterior.
No Manto Inferior está 49,2% da massa da Terra e ele vai de 650 a 2.890 km de profundidade. Ele deve ser composto principalmente por silício, magnésio e oxigênio mas contém um pouco de ferro, cálcio e alumínio. Sua temperatura é de 3.700° C.
O Manto Superior contém 10,3% da massa da Terra. Ele vai de 10 a 650 km de profundidade. Estudando o material expelido durante erupções vulcânicas sabemos que os constituintes do Manto Superior são rochas ultra basálticas tais como a olivina magnesiana e o piroxênio. A temperatura nesta região varia de 1.200° a 1.400° C.
A Crosta possui uma espessura bastante variável, sendo mais fina debaixo dos oceanos e mais espessa debaixo dos continentes. Tanto o Núcleo Interior quanto a Crosta são sólidos. A Crosta Oceânica contém 0,1% da massa da Terra e sua espessura varia de 0 a 10 km. A Crosta Continental contém 0,4% da massa da Terra e sua profundidade varia de 0 a 70 km. A Crosta é formada principalmente por quartzo (dióxido de silício) e feldspato (silicato de alumínio).
Considerando como um todo a composição química da massa da Terra é: 34,6 % de Ferro, 29,5% de Oxigênio, 15,2% de Silício, 12,7 % de Magnésio, 2,4 % de Níquel, 1,9 % de Enxofre, 0,05 % de Titânio e traços de outros elementos. A Terra é o corpo mais denso do sistema solar.
A distribuição da massa da Terra é: Atmosfera 0,0000051 10^24 kg, Oceanos 0,0014 10^24 kg, Crosta 0,026 10^24 kg, Manto 4,043 10^24 kg, Núcleo Exterior 1,835 10^24 kg e Núcleo Interior 0,09675 10^24 kg.
CAMPO MAGNÉTCO DA TERRA
Neste mapa mostramos as linhas de declinação (é o angulo formado entre o Norte e a projeção da força magnética no plano horizontal) do campo magnético da Terra. Note como o Polo Norte Magnético fica no Norte do Canadá e o Polo Sul Magnético na costa da Antárctica. Note também que existem outros Polos secundários o que implica que a origem do campo magnético da Terra seja mais complexa.
O campo magnético terrestre, na sua grande parte, corresponde a um dipolo magnético. Mas a primeira discrepância é a de que seu eixo não coincide com o eixo da Terra e, portanto, não passa pelo centro geomagnético da Terra mas sim a cerca de 900 km dele. O Polo Norte magnético está situado a 1.900 km do Polo Norte geográfico, no meio do arquipélago existente ao Norte do Canadá. O Polo Sul magnético está situado a 2.600 km do Polo Sul geográfico, na Terra de Adélia, no Oceano Antárctico. A posição dos Polos não é estática já que eles mudam continuamente de posição. Existem, como vemos na figura acima, polos secundários que tornam a distribuição do campo da Terra longe da ideal de um dipolo.
Acredita-se que o Campo Magnético Principal da Terra é causado pelas correntes de magma derretido que fluem pelo Núcleo Exterior.
As interações da ionosfera da Terra com o vento solar são responsáveis pelo Campo Magnético Externo. Variações na intensidade deste campo estão associadas à atividade solar.
O Campo da Crosta é a porção do campo magnético terrestre associado ao magnetismo das rochas da crosta. As rochas fundidas mantêm a intensidade e direção do campo ao se esfriarem. A partir do estudo delas sabemos que o campo magnético da Terra varia de direção e intensidade ao longo do tempo numa periodicidade média de 500.000 anos. A última inversão do campo ocorreu a 700.000 anos atrás.
Fonte: www.todooceu.com
Cientistas alcançam o interior do planeta Terra
03 de janeiro de 2009 • 09h21 • atualizado às 10h19
| Equipe de perfuração acidentalmente se tornou o primeiro grupo de seres humanos conhecido a ter perfurado a crosta terrestre em profundidade suficiente para chegar ao magma |
03 de janeiro de 2009
Nature
Richard A. Lovett
São Paulo
Uma equipe de perfuração recentemente atravessou camadas de rochas profundas por sob o Havaí e acidentalmente se tornou o primeiro grupo de seres humanos conhecido a ter perfurado a crosta terrestre em profundidade suficiente para chegar ao magma - a forma derretida de rocha que ocasionalmente atinge a superfície na forma de erupções de lava - em seu ambiente natural, anunciaram cientistas norte-americanos em dezembro.
"Trata-se de uma descoberta sem precedentes", disse Bruce Marsh, especialista em vulcões da Universidade Johns Hopkins, em Maryland, que participará do estudo das amostras obtidas pelos perfuradores.
Normalmente, ele disse, os pesquisadores de vulcões precisam realizar "estudos post-mortem" de magma há muito solidificado, ou estudar a lava ainda em estado ativo em períodos de erupções vulcânicas. Mas desta vez eles conseguiram encontrar o magma em seu ambiente natural - algo que Marsh descreveu como tão emocionante, para os membros de sua profissão, quanto encontrar um dinossauro vivo brincando em uma ilha distante seria para um paleontologista.
"Esse é o meu Jurassic Park", ele declarou em uma reunião da União Geofísica Americana em San Francisco.
Primeiro contato
A descoberta foi feita a uma profundidade de 2,5 quilômetros, durante uma escavação exploratória cujo objetivo era tentar localizar fontes de energia geotérmica. A equipe de escavação encontrou algo de incomum durante operações de rotina conduzidas no Projeto Geotérmico de Puna, uma propriedade controlada pela Ormat Technologies, de Reno, Nevada. Quando os trabalhadores tentaram retomar suas escavações, descobriram que o magma havia subido por cerca de oito metros do encanamento que inseriram no poço exploratório. A rocha se solidificou na forma de uma substância clara e vítrea, aparentemente devido ao resfriamento rápido pelo qual passou depois de encontrar a água do lençol freático.
Os cientistas sabiam há muito que era provável a presença de câmaras de magma na vizinhança do local da escavação. A perfuração estava sendo conduzida em um esforço para tentar encontrar fontes de abastecimento para uma usina de energia geotérmica já existente, construída para colher calor da região vulcânica mais ativa do mundo, em torno do vulcão Kilauea, que vem emitindo lava continuamente desde 1983. Don Thomas, geoquímico do Centro de Estudo de Vulcões Ativos da Universidade do Havaí, disse que era apenas questão de tempo antes que alguma operação de perfuração viesse a atingir magma quente.
Mas que isso tenha de fato acontecido na prática "é tremendamente emocionante", disse Thomas, que não fazia parte da equipe que realizou a descoberta.
Os pesquisadores descobriram, adicionalmente, que o magma é feito de dacito, uma espécie de rocha precursora do granito, e não do basalto que forma a maior parte do Havaí.
"Se tivéssemos encontrado basalto, a surpresa não teria sido grande", disse William Teplow, geólogo consultor da U. S. Geothermal, que está assessorando o projeto.
Os cientistas acreditavam há muito que o dacito pudesse se separar do magma basáltico para formar rochas graníticas. Mas eles jamais esperavam ver o processo em plena operação.
"Essa pode ser a primeira vez que a geração do granito foi observada de forma concreta em seu estado formativo, na natureza", disse Teplow. "É uma observação importante porque é esse processo que diferencia a crosta continental granítica da crosta oceânica, mais primitiva e basáltica".
Marsh está entusiasmado com as perspectivas de novos estudos. "Isso é apenas a ponta do iceberg", ele declarou. "Não sabemos onde vai nos levar, mas se trata de uma oportunidade de ouro".
Pode até ser possível conduzir experiências científicas no interior do magma.
"Poderíamos estar falando do primeiro observatório de magma instalado no planeta", disse Marsh. "Trata-se de um evento singular, do nosso primeiro contato com as entranhas da Terra, onde vive o magma".
Poderio econômico
Com uma temperatura estimada em cerca de 1.050 graus centígrados, a camada de magma também poderia ser valiosa como uma fonte de calor de alta qualidade para a produção de energia geotérmica.
"Mas a primeira coisa com que devemos nos preocupar é compreender os aspectos científicos", disse Lucien Bronicki, presidente do conselho e vice-presidente de tecnologia da Ormat.
Marsh, da Universidade Johns Hopkins, acrescentou que o corpo de magma localizado é grande o suficiente para que seu uso como fonte geradora de energia não interfira com futuras pesquisas científicas na mesma região.
"O poço que escavamos tem as dimensões que uma picada de mosquito teria nas costas de um elefante", ele afirmou.
Tradução: Paulo Migliacci
National Geographic
O interior do planeta Terra reserva muitos enigmas.
É inegável que o homem já tenha desvendado uma série de mistérios da natureza, sabemos relativamente muito sobre aspectos do universo, atmosfera, oceano, animais, plantas e diversos fenômenos que os envolvem. No entanto, o interior do planeta Terra ainda é praticamente inexplorado, é bom lembrar que estamos nos referindo às regiões distantes da litosfera, e não somente ao subsolo.
Conhecer o que existe no interior do planeta é um questionamento antigo, os gregos, por exemplo, imaginavam que essa parte da Terra seria quente. Para Aristóteles, filósofo da Grécia Antiga, havia uma gigantesca e incandescente fogueira debaixo da superfície terrestre que, em alguns períodos, era soprada pelo vento; era o que, segundo ele, provocava vulcões e terremotos.
A tentativa de explicar o que existe no interior da Terra se arrasta há séculos, fato que instiga a classe cientifica a pesquisar cada vez mais. O desprovimento de informação acerca do funcionamento e dos mecanismos contidos no interior terrestre é tão modesto que, até pouco tempo atrás, o homem conseguia apenas relacionar as erupções vulcânicas com o afloramento de lava e que esse material extremamente quente era oriundo do subsolo.
A escassez de informação em relação ao que existe no interior do planeta é determinada, principalmente, pela imensa dificuldade que há em perfurar as camadas terrestres para coleta de materiais de estudo, fato que prejudica a pesquisa nesse seguimento. Apesar de estarmos em uma época que conta com uma imensa quantidade de artifícios tecnológicos, o máximo que o homem atinge perfurando é 17 km, muito pouco diante dos aproximados 6.371 km do raio do planeta.
Entretanto, mesmo com os agravantes, o homem conseguiu identificar as camadas contidas no planeta, fato possível em razão do uso de equipamentos sofisticados que medem vibrações no interior da crosta terrestre, chamadas de ondas sísmicas. Com a observação delas se realiza a identificação das
