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Formação do campo geomagnético, sua manutenção, inversões de pólos e seu enfraquecimento gradativo


          Durante séculos , a bússola foi usada para a orientação e navegação, com a tendência de sua agulha magnetizada indicar o norte do campo magnético da Terra. A parte principal do campo é complicado em forma e ela muda ao longo do tempo. Como resultado, os mapas magnéticos e gráficos precisam ser atualizados a cada poucos anos, um projeto em andamento que requer a coleta de dados magnéticos de satélites, as pesquisas dedicadas e observatórios permanentes localizados ao redor do mundo.

 

Nos últimos anos, o acompanhamento do campo magnético da Terra tornou-se importante para compreender as tempestades magnéticas, ou períodos de tempo em que o campo é extraordinariamente ativa, são causadas pela interação dinâmica do campo magnético da Terra com o Sol.  A parte bonita das tempestades magnéticas é quando luzes das auroras podem ser vistas em altas latitudes, mas as tempestades magnéticas também podem afetar negativamente a infra-estrutura e atividades de nossa tecnologia baseada sociedade moderna. Grandes tempestades podem causar a perda de comunicação rádio, reduzir a precisão de sistemas de posicionamento global , danos eletrônica de satélites e afetar operações de satélite , aumentar os níveis de radiação para astronautas e pilotos de alta altitude , aumentar gasoduto corrosão, e induzir sobretensões em redes de energia elétrica , causando apagões. Consequentemente, a ciência do geomagnetismo é mais importante hoje do que em qualquer momento da história longa e colorida da disciplina.

       Por causa disto o campo geomagnético vem sendo alvo de estudos há muito tempo. Pensa-se que o núcleo da Terra não gira em sincronia com a rotação para explicar o campo magnético. Também, busca-se compreendê-lo estudando outros astros como Marte para descobrir a razão da existência do geodínamo, por exemplo, onde não há sinal dele, mas há na superfície rochas que fazem pensar que ele já existiu.
A localização dos pólos da Terra não é estática, chegando a oscilar vários quilômetros por ano. Assim, os dois pólos oscilam independentemente um do outro e não estão em posição diretamente opostas no globo. Atualmente o pólo sul magnético dista mais do pólo sul geográfico que o pólo norte magnético do pólo norte geográfico por uma diferença de 11 graus. Esta declinação é diferente em várias partes do mundo.
Foi constatado que o campo magnético da Terra tem sofrido inversões, durante os últimos 200 milhões de anos, sem um padrão de repetição, mas não se sabe por que isto ocorre. Nos tempos mais recentes, essa reversão tem ocorrido a cada 200.000 a 300.000 anos. No entanto a última inversão ocorreu há 780.000 anos e não se sabe ainda a razão disto.
Acredita-se, ainda, que o núcleo interno é uma esfera sólida composta de ferro e níquel e envolvida em ferro líquido que estaria girando em uma velocidade angular diferente do restante do planeta. Apesar dos avanços científicos, mesmo no século XXI, a origem do campo magnético terrestre continua envolta em mistério.
Em um recente artigo, a Scientific American escreveu: "Ninguém desenvolveu uma explicação de por que as reversões de sinal acontecem."      


Image Caption: Earth's Magnetic Field and Solar Wind. Credit: daulon / Shutterstock

Read more at http://www.redorbit.com/news/science/1112717867/earth-core-magnetic-field-gravity-102312/#d8PttGHYPVuK4Aht.99

 

                       A magnetosfera protege-nos da radiação cósmica que é mortal, pois pode alterar o DNA nas células.

Somos beneficiados porque o campo geomagnético forma um escudo protetor. Foi constatado que ele vem diminuindo em cerca de 0,05% ao ano e é estimado que seja nulo próximo ao ano 4.000. Está muito próximo e por isto, urge se compreender porque ele vem diminuindo, pois a radiação que passa é inversamente proporcional à força do campo. Nossa sobrevivência depende da existência dele.
O interior do planeta Terra vem há muito sendo alvo de especulações. Podemos ver, por exemplo, um artigo publicado na Eos, Transactions American Geophysical Union na pagina:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/EO063i047p01185/abstract
“A história das idéias sobre o núcleo da Terra é revista, a partir do século l9th até o presente. Após a determinação do limite de núcleo exterior e por B. Gutenberg o estabelecimento da fluidez do núcleo por H. Jeffreys, o modelo corrente da estrutura física geral foi completada pela descoberta de Inge Lehmann do núcleo interior e a proposta por F. Birch e KE Bullen que o núcleo interno é sólido>” Stephen G. Brush, “Chemical history of the Earth's core” Article first published online: 3 JUN 2011, DOI: 10.1029/EO063i047p01185

 

        O astrônomo inglês Edmund Halley (1656-1742) em sua obra “Terra Oca” de 1692, defendia que a única razão pela qual a Terra deveria ter qualquer carga magnética seria a existência de uma camada em forma de concha côncava. Pode-se ler mais sobre as idéias de Halley em: http://www.ceticismoaberto.com/fortianismo/2134/que-curiosidade-na-estrutura-a-terra-oca-na-cincia
Pelo que se pode deduzir, tenta-se explicar a existência do campo geomagnético através de deformação no núcleo externo do planeta.
Apesar da vasta utilização da magnetita (pedra-imã), os pesquisadores ainda não sabem como ela se formou na natureza.

https://www.google.com.br/search?q=geomagnetic+field&hl=pt-BR&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=lJVHUYG2Io3D0AHHi4DgCg&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=1468&bih=867
Monitoring the Earth's Dynamic Magnetic Field: http://geomag.usgs.gov/about.php

 

Explicação:
Os elementos que compõe o manto estavam e voltaram a estar em um sistema de esferas concêntricas ficando os elementos mais pesados no núcleo central cobertas pelas camadas de elementos cada vez mais leves.
No impacto da colisão planetária, a grande perda de massa, com jatos de altíssima velocidade, retirados principalmente da camada de ferro remanescente, que continuou côncava ou um íma côncavo, levou à formação de imediato e intenso campo magnético na Terra, influiu na magnetização do ferro ainda em estado líquido, que estava caindo sobre a parte remanescente de oceano, em escoamento para fora do Pangea e ainda gelado, formando a magnetita (um ímã permanente), muito provavelmente e de outros que foram para o espaço exterior e caíram, também, em outros astros tais como Marte e assim, não podemos estranhar que Marte tenha evidências de magnetismo sobre sua superfície. Isto porque o ferro, líquido, saído do manto da Terra, em grande velocidade, para virar asteróides, já saiu imantado porque, na colisão, a formação do campo magnético foi imediato devido aos jatos de ferro. Para se formar um imã permanente é preciso que o ferro esteja líquido e próximo de um campo magnético.  
Como muitos volumes de ferro, que não conseguiram velocidade de escape e que formariam os depósitos, caíram sobre a parte do Oceano Global que ainda estava gelado houve resfriamento deles e assim há variações na intensidade magnética em função do volume do depósito. Assim, a magnetita está distribuída pela crosta terrestre e tem próximo de 600 milhões de anos.

                                                      Banded iron formations. Credit: Photo courtesy of P.Hoffman

 

 
 
 
 
 
   
   
   
   
   
   
   

               Estas formações ferríferas são rochas sedimentares e são posteriores ao choque planetário. Elas são altamente magnéticas e pode causar variações detectáveis no campo magnético da Terra, como a Anomalia Magnética Kursk que foi de sensoriamento remoto por satélites. Kursk está localizado no oeste da Rússia, na confluência dos rios Seym e Tuskar.
http://classroomencounters.org/scientists/hoffman/hoffman.htm

      Sobre a magnetita pode-se ler mais em:
“Magnetita” http://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetita

https://www.google.com.br/search?q=magnetita&hl=pt-BR&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=zqZPUdKlLcS20QHsv4GYCg&sqi=2&ved=0CDgQsAQ&biw=1468&bih=867

https://www.google.com.br/search?q=magnetite&hl=pt-BR&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=kadPUfiDC8iW0QHYzYD4Bw&sqi=2&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=1468&bih=867

      Este site apresenta as variações de magnetismo em vários depósitos de ferro. “Magnetismo anômalo de alguns depósitos de ferro supérgenos de Minas Gerais”
http://ppegeo.igc.usp.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-38791974000100006&lng=pt&nrm=iso

   

     Após a colisão dos dois planetas, as camadas de metais do núcleo, remanescentes e com aspecto de calotas, incluindo o ferro, em seu movimento de interiorização para o novo centro de gravidade, tiveram que se movimentar para recobrir e recompor o que havia sido parte do núcleo do planeta. Devido ao aspecto cônico resultante, o que restou de todas as esferas concêntricas continuaram côncavas, durante algum tempo, incluindo a espessa camada de ferro. Nesta recuperação da esfericidade do núcleo, a movimentação do ferro através de deslizamentos, originárias de camadas mais espessas e que estão fora da região do Pacífico, mantem este constante deslizar de uma, cada vez mais fina, camada de ferro vem mantendo o campo magnético, mas ao mesmo tempo diminuindo de intensidade devido à sua recomposição da esfericidade. Assim, variações e reversões ou inversões periódicas do campo magnético da Terra deverão ser atribuídas à recuperação da esfera de ferro que não deve ter a mesma espessura em qualquer ponto e é ainda ligeiramente menos espessa na região do Pacífico, pois assim como a parte externa, a crosta, está se deslocando, também as camadas internas estão se deslocando, especialmente a esfera de ferro neste caso mesmo que muito lentamente. Além disto, a interiorização da parte mais pesada do núcleo, onde ficava o Urânio, Plutônio, Ouro e todos os outros elementos mais pesados que o Ferro e que estavam a descoberto na ponta do cone, logo após a colisão, provocou sua passagem para o interior atravessando a camada de ferro visando reocupar sua posição relativa no novo centro de gravidade e esta movimentação ou mergulho provocou a alteração do formato do grande imã que resultaram em inversões do campo magnético,fazendo variar seus pólos. Afinal, trata-se de um imã líquido.
A densidade da Terra é de 5,5 t/m3. O peso atômico do Ferro (Fe 55,85) resultam em 5,59 t/m3, um densidade muito próxima. As existentes camadas ou esferas concentricas e externas à do Ferro compostas desde (Silício - Magnésio - Mg 24,3 a Manganês - Mn 55,9)  fazem a necessidade de haver esferas pesadas na parte interior à do Ferro compostas desde (Cobalto - Co 58,93 a Urânio - U 238,03), para que o planeta, como um todo, tenha a densidade que tem 5,5 t/m3. Em outras palavras, a camada de Ferro atua como fiel da balança. Entre os metais, o ferro é incomparavelmente o metal mais encontrado na crosta. Logo, como os metais foram tirados do interior do planeta e parcialmente jogados sobre a crosta, a esfera de ferro no interior do planeta é a mais espessa de todas as camadas de metais.

   
   

 

Não há como saber se todo o Urânio do núcleo da Terra foi arrancado, mas sabemos que o núcleo interno é bem denso e por isto pensa-se, ainda, que ele é sólido devido ao comportamento das ondas P e S analisadas pela Geofísica nos estudos de terremotos.
Assim, como a parte externa do planeta o núcleo da Terra vem, também, em busca de sua posição e formato originais e medições deverão ser feitas pela Geofísica para sabermos quão próximo estão deles. A recuperação do formato esférico de todo o núcleo, pois também havia ficado quase cônico, acompanha a recuperação da superfície do planeta que ainda vai levar um bom tempo, pois o grande déficit de massa (133 Milhões de km3) na região do Oceano Pacífico deve influir de alguma forma no formato das outras esferas do manto, mas continua em marcha como evidenciado no levantamento do assoalho que ocorreu em 26-12-2004 perto da Indonésia, nas costas do Chile em março de 2010 e mais recentemente em Março/2011 no Japão e na constante saída de magma pelos vulcões do Hawaii e nos terremotos diários em uma relação de causa e efeito. Grande parte do magma vem sendo ejetada através dos vulcões do Havaí. Assim, o campo magnético depende do geodinamismo que pode ser entendida ao consultar a página: http://www.iris.edu/seismon/ mostra, diariamente, todos os terremotos com intensidade acima 4.0 e o lugar onde todos os outros ocorreram. Ao entrar nesta página o local das ocorrências (em vermelho) se acende alguns segundos e se a página mostrasse todos os terremotos com intensidade acima de 1.0 veríamos quase todo o globo terrestre piscando pois a adaptação é constante e inexorável.

   

 

     Algumas jazidas de minérios de ferro, sobre a crosta, formadas pela chuva de metais na colisão, na etapa de seu esfriamento, ficaram com orientação magnética em relação ao recém formado e forte campo geomagnético. Há grandes depósitos de ferro espalhados por todos os continentes os quais vêm, há 200 Ma, deslocando-se sobre o manto, alguns com rotação e é possível que tenham também influído parcialmente na inversão periódica dos pólos em associação com a determinante recuperação do formato da esfera de ferro líquido, ainda em andamento, no interior do planeta Terra e que mantêm o campo magnético, embora diminuindo gradativamente. Assim, a camada de ferro que sobrou no choque planetário era côncava porque pertencia a uma esfera de ferro que estava no núcleo externo da Super-Terra.
 O processo de recuperação da esfericidade do planeta é lentíssimo porque os átomos de uma camada têm uma diferença ínfima em relação à camada mais próxima, em média 1 próton e um nêutron e no sentido do centro do planeta a diferença percentual entre os elementos mais próximos é cada vez menor porque os elementos são cada vez mais pesados e assim a luta de cada átomo para descer ou para subir para voltar a ocupar seu lugar relativo é grande.

     
   

Não pode ser descartada a atuação do campo magnético no próprio formato, deste grande ímã, visto que ele é líquido.

Resumo : 1) O campo magnético foi formado, ato contínuo à colisão planetária, pela camada côncava de Ferro remanescente gerando assim um imã côncavo e era muitas vezes mais intenso que atualmente.
2) As inversões dos pólos foram resultado da deformação do imã devido ao mergulho dos elementos mais pesados que o Ferro no sentido do novo centro de gravidade deformando o imã várias vezes. Os elementos mais pesados estavam na ponta do cone de massa remanescente.
3) O campo magnético é mantido pelo movimento de ferro na tentativa de que esta camada venha a ter a mesma espessura em qualquer região do planeta.
4) A diminuição gradativa do campo magnético é devido à contínua recuperação da espessura da camada de Ferro que acompanha a recuperação da esfericidade do planeta devido à movimentação de todas as camadas do interior da Terra.

“Quando a camada de ferro estiver com igual espessura em todas as regiões do planeta, não mais haverá deslocamento de massas principalmente na camada de ferro e assim não haverá mais inversão do campo magnético, pois ele terá sido extinto.” Fernandes-Moça, J.Manuel