Gary A. Glatzmaier do Instituto de Geofísica & PlanetetaryPhysics do Laboratório Nacional Los Alamos tem feito um extenso trabalho nesta área. Ele responde:
“Pensa-se que o campo magnético da Terra é gerado por movimentos fluidos na parte externa do núcleo da Terra, que é composto principalmente de ferro. Os movimentos fluidos são impulsionados por forças de flutuação que se desenvolvem na base do núcleo externo à medida que a Terra arrefece lentamente e o ferro se condensa no núcleo sólido e interno abaixo. A rotação da Terra faz com que o fluido flutuante se eleve em trajetórias curvas, que geram novo campo magnético ao torcer e cisalhar o campo magnético existente. Mais de 99 por cento da energia magnética da Terra permanece totalmente definida dentro do núcleo. Observamos apenas a pequena porção do campo magnético que se estende até a superfície e além, onde sua estrutura básica é um dipolo, ou seja, um simples campo norte-sul como o de um simples barmagnet. Existem também estruturas não-dipolares menores no campo terrestre; estas mudam localmente e muito ligeiramente numa escala de tempo de um século.
“A parte dipolo do campo está normalmente alinhada bastante com o eixo de rotação da Terra; por outras palavras, os pólos magnéticos estão normalmente bastante próximos dos pólos geográficos, e é por isso que uma bússola funciona. Ocasionalmente, porém, a parte dipolo do campo inverte, fazendo com que as localizações dos pólos magnéticos de entãoorth e sul comecem a mudar. Este processo de inversão pode ser visto no registo paleomagnético, preso nas rochas do fundo do oceano e em alguns fluxos de lava. O processo de inversão não é literalmente ‘periódico’ como é no sol, cujo campo magnético se inverte a cada 11 anos. O tempo entre as inversões magnéticas na Terra é às vezes tão curto quanto 10.000 anos e às vezes tão longo quanto 25 milhões de anos; o tempo que leva para reverter é apenas cerca de 5.000 anos.
“A primeira simulação em computador tridimensional e dinamicamente consistente do geodinamo (o mecanismo no núcleo externo fluido da Terra que gera e mantém o campo geomagnético) foi realizada e publicada por Paul H. Roberts da Universidade da Califórnia em Los Angeles e por mim mesmo em 1995. Weprogramou supercomputadores para resolver o grande conjunto de equações não lineares que descrevem a física dos movimentos do fluido e a geração do campo magnético no núcleo da Terra. O campo geomagnético simulado, que agora abrange o equivalente a mais de 300.000 anos, tem uma intensidade, uma estrutura dominada por dipolos e uma superfície à deriva oeste que são todas semelhantes ao campo real da Terra. Nosso modelo previu que o núcleo interno sólido, sendo magneticamente acoplado ao fluxo de fluido de leste acima dele, deveria girar ligeiramente mais rápido do que a superfície da Terra. Esta previsão foi recentemente apoiada por estudos de ondas sísmicas passando pelo núcleo.
“Além disso, o modelo computador produziu três inversões espontâneas do campo geomagnético durante a simulação de 300.000 anos. Assim, agora, pela primeira vez, temos informações simuladas tridimensionais, dependentes do tempo, sobre como as reversões magnéticas podem ocorrer. O processo não é simples, mesmo no nosso modelo computacional. Os movimentos fluidos tentam inverter o campo em alguns milhares de anos, mas o núcleo interno sólido tenta evitar reversões porque o campo não pode mudar (difuso) dentro do núcleo interno quase tão rapidamente quanto no fluido, o outercore. Apenas em raras ocasiões a termodinâmica, os movimentos do fluido e o campo magnético evoluem de uma forma compatível que permite que o campo original se difunda completamente para fora do núcleo interno, de modo que a nova polaridade dipolo candifuse para dentro e estabeleça um campo magnético invertido. A natureza estocástica (aleatória) do processo provavelmente explica porque o tempo entre as inversões na Terra varia tanto.”
Para explicações mais detalhadas sobre o geodinamo, as inversões magnéticas simuladas e a super-rotação do núcleo interior da Terra, Glatzmaier recomenda os seguintes trabalhos:
“A Three-Dimensional Self-Consistent Computer Simulation of a GeomagneticField Reversal” por Gary A. Glatzmaier e Paul H. Roberts in Nature, Vol.377, páginas 203-209; 1995.
“Rotação e Magnetismo do Núcleo Interior da Terra” de Gary A. Glatzmaier e PaulH. Roberts in Science, Vol. 274, páginas 1887-1891; 1996.
Edwin S.Robinson é professor de geofísica no Instituto Politécnico da Virgínia &Universidade Estadual em Blacksburg, Virgínia.
Ele acrescenta algumas informações adicionais:
“O principal campo geomagnético da Terra é produzido pelo fluxo de partículas carregadas eletricamente na parte líquida do núcleo da Terra. Esta zona líquida estende-se de uma profundidade de 2.900 quilômetros até uma profundidade de 5.100 quilômetros. As correntes de líquido fluente são causadas pela diferença de intemperatura entre a parte superior e a base desta zona. Estas correntes são algo como o movimento da água em uma chaleira fervente. A rotação da terra em seu eixo confere simetria ao padrão de correntes do núcleo líquido. Portanto, existe uma corrente elétrica um pouco simétrica no núcleo líquido que é resultado do movimento das partículas eletricamente carregadas.
“Sabemos pelos princípios da física relativos à indução eletromagnética que uma corrente elétrica sempre tem um campo magnético associado. No núcleo líquido do núcleo terrestre, um dínamo é criado. Como a corrente do núcleo é um pouco assimétrica em torno do eixo de rotação, o campo magnético associado é semelhante ao de um íman de barra. Por razões não claramente compreendidas, o equilíbrio entre o efeito da rotação da terra e o efeito da temperatura sobre o coredynamo fica perturbado de vez em quando, causando a perturbação do padrão da corrente do núcleo. Após tal perturbação, é teoricamente possível que o dínamo se reconstitua com uma direção oposta do fluxo de corrente. O campo magnético associado ao dínamo terá então uma polarização oposta.
“Porque não podemos descer ao núcleo líquido para observar o que realmente se está a transformar, temos de fazer inferências baseadas em medições feitas sobre ou acima da superfície da terra. Portanto, o nosso conhecimento do núcleo é bastante incompleto. Wesimply não sabe o suficiente sobre o núcleo para prever quando as inversões de pólos ocorrerão no futuro ou quanto tempo levará para completar tal inversão ou o que perturba o equilíbrio delicado dos fatores que produzem a corrente do núcleo. Mas temos informações convincentes obtidas de grãos minerais magnetizados em rochas que nos dizem que as inversões de polaridade geomagnética ocorreram muitas vezes na história da Terra.