Imagem: O pólo norte geográfico da Terra corresponde magneticamente ao pólo sul do ímã terrestre e vice-versa. As linhas do campo magnético saem do pólo norte magnético e entram pelo pólo sul magnético.
Ao longo do tempo geológico, o campo magnético da Terra inverteu-se várias vezes. Falamos de períodos normais e períodos inversos onde o pólo norte estava no lugar do atual pólo sul. Esta informação foi preservada nos basaltos. Crédito da imagem: Domínio público.
O campo magnético da Terra é gerado pelo núcleo externo da Terra, que é composto de ferro líquido.
O calor do núcleo interno, composto de ferro sólido, é transferido para o núcleo externo líquido por correntes de convecção. As correntes de convecção fazem com que o núcleo externo líquido gire irregularmente, mas um pouco mais rápido que a velocidade de rotação da Terra, criando uma corrente elétrica. Essa corrente elétrica, por sua vez, cria um campo magnético caracterizado por direção, significado e intensidade.
Na superfície terrestre, minerais ferromagnéticos, como a magnetita (Fe3O4) e a hematita (Fe2O3), contidos nas rochas da crosta terrestre, têm a capacidade de ficar magnetizados. É quando o basalto é formado pelo rápido resfriamento do magma emitido pelos vulcões, que os minerais ferromagnéticos presentes na rocha se alinham com o campo magnético ambiente da Terra.
Esta magnetização de minerais ferromagnéticos cria uma impressão magnética no basalto que pode ser estudada posteriormente para compreender a história geomagnética da região. Ou seja, quando as rochas se formam, elas registram a orientação do campo magnético da Terra num momento específico. Com o tempo, devido aos movimentos das placas tectónicas, as rochas podem ser movidas, mas a sua pegada magnética permanece inalterada.
Geofísicos e geólogos podem coletar amostras de rochas de qualquer lugar do mundo, datá-las e analisar sua orientação e intensidade magnética. Ao comparar esta informação com a posição atual das rochas, eles podem reconstruir os movimentos passados dos continentes.
Os minerais ferromagnéticos preservam o alinhamento dos íons de ferro na direção do campo magnético da Terra quando solidificaram, mas também a intensidade da magnetização. Assim, ao estudar numerosos locais ao redor do mundo (observatórios geomagnéticos), os cientistas podem reconstruir a história do campo magnético da Terra.
Toda matéria (plantas, metais, animais, corpos humanos, etc.) induziu magnetização, ou seja, responde ao campo magnético terrestre. A magnetização remanente é o que a matéria pode reter, armazenar na memória, quando o campo magnético ambiente é reduzido a zero. O paleomagnético procura, portanto, identificar esta magnetização remanente.
O paleomagnético está especialmente interessado na direção da magnetização, em relação ao marcador geográfico do local de amostragem. A amostra retirada (longo cilindro de rocha) é localizada por meio de um sistema que permite anotar a direção exata da seta magnética no espaço no local da amostragem.
A intensidade e direção da magnetização retida são medidas com um magnetômetro.
A amostra está posicionada no seu benchmark, ou seja, na mesma posição do seu local de amostragem. Uma máquina irá colocá-lo em rotação rápida dentro de bobinas blindadas, isoladas do campo magnético externo. Um desvio é observado no instrumento de medição. Os 3 componentes da magnetização são registrados (direção, direção, intensidade).
Em seguida, os cientistas aquecem a amostra para fazer desaparecer toda a chamada magnetização termorremanente natural. Na verdade, um material ferromagnético perde a sua magnetização permanente a uma temperatura chamada "temperatura Curie", fenómeno este que foi descoberto pelo físico francês Pierre Curie (1859-1906) em 1895.
Então produzirão uma nova magnetização num campo conhecido (o da Terra). Sem mover a amostra, eles irão compará-la com a antiga magnetização natural que registraram.
Esta manipulação permite-nos conhecer os 3 parâmetros do campo magnético no momento em que a rocha arrefece.
Imagem: A inversão do campo magnético da Terra é registrada na crosta oceânica na forma de bandas magnéticas paralelas à dorsal meso-oceânica. A nova crosta oceânica é magnetizada à medida que se forma e depois se afasta da cordilheira em ambas as direções. Neste modelo aparece, uma crista (a) há cerca de 5 milhões de anos, uma crista (b) há cerca de 2 milhões de anos e uma crista (c) hoje. Crédito da imagem: Domínio público.
Usando o paleomagnetismo, os cientistas descobriram que houve inúmeras inversões no campo magnético da Terra ao longo da história da Terra.
A inversão do campo magnético da Terra é registrada nas dorsais meso-oceânicas. Nestes locais, o manto derretido sobe à superfície e solidifica-se para formar uma nova crosta oceânica, preservando a força e a direção do campo magnético ambiente contemporâneo. À medida que o novo material é extrudado, a crosta existente é empurrada para ambos os lados da crista, a direção do campo magnético ambiente no momento da formação é mantida. Em outras palavras, quando o magma esfria e solidifica para formar a crosta oceânica, os minerais ferromagnéticos alinham-se com o campo magnético da Terra ambiente à medida que se solidificam. Isto magnetiza a crosta oceânica, registando a orientação do campo magnético naquele local preciso e naquele momento preciso.
Assim, faixas paralelas de rochas magnetizadas se formam em ambos os lados da crista central da crista. Essas bandas têm polaridades magnéticas opostas, formando o que chamamos de anomalias magnéticas. Estes são interpretados como blocos alternados de crosta oceânica normal e inversamente magnetizada. Estas anomalias observadas nas dorsais meso-oceânicas são particularmente interessantes porque, ao analisar estas bandas, os cientistas podem reconstruir a história das inversões magnéticas ao longo do tempo.
Ao analisar estas anomalias, os cientistas conseguiram traçar a história das inversões do campo magnético da Terra ao longo dos últimos 800 milhões de anos. Eles descobriram que a frequência das reversões é irregular, mas tem uma certa periodicidade. Em média, o campo magnético da Terra inverte-se a cada 250.000 a 300.000 anos. No entanto, há períodos em que as reversões são mais frequentes, como há 80 milhões de anos, quando o campo magnético da Terra se invertia a cada 100.000 anos.
Há também períodos em que as reversões são mais raras, como há 100 milhões de anos, quando o campo magnético da Terra permaneceu estável durante mais de 10 milhões de anos.
Os cientistas estão monitorando cuidadosamente o campo magnético da Terra em busca de sinais de mudanças significativas. As observações modernas são feitas utilizando satélites e instrumentos geofísicos para mapear o campo magnético com precisão.
No entanto, mesmo com estas tecnologias avançadas, prever exactamente quando ocorrerá uma inversão continua a ser um desafio devido à complexidade dos processos dinâmicos que ocorrem no núcleo da Terra.
Atualmente, estamos vendo uma diminuição no momento dipolar de 6% por século. A diminuição do momento dipolar indica uma redução na intensidade do campo magnético da Terra.
A diminuição do momento dipolar do campo magnético terrestre não implica necessariamente uma reversão imediata do campo magnético. Embora a diminuição do momento dipolar possa estar associada a mudanças no campo magnético da Terra, a reversão magnética é um processo complexo e a evolução do campo magnético pode seguir vários cenários imprevisíveis.
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