Desde a sua formação há cerca de 4,56 bilhões de anos, a Terra tem se diferenciado gradualmente sob o efeito da gravidade, do calor residual e do bombardeio de meteoritos. Essa diferenciação produziu uma organização em camadas concêntricas, cada uma com propriedades físicas, térmicas e mecânicas distintas. A dinâmica interna dessas camadas é a origem de fenômenos como a deriva dos continentes, o vulcanismo ou o magnetismo terrestre.
A Terra é composta por quatro camadas principais: a crosta, o manto, o núcleo externo e o núcleo interno. Essas camadas são separadas por descontinuidades físicas distintas (Mohorovičić, Gutenberg, Lehmann), detectadas pela análise da propagação das ondas sísmicas.
Camada | Profundidade (km) | Estado físico | Composição dominante | Temperatura estimada |
---|---|---|---|---|
Crosta | 0 – 35 | Sólido | Silicatos (granito, basalto) | 200 – 1.000 °C |
Manto superior | 35 – 670 | Sólido dúctil (astenosfera parcialmente fundida) | Silicatos de magnésio (olivina, piroxênio) | 1.000 – 3.000 °C |
Manto inferior | 670 – 2.890 | Sólido rígido | Peridotito, óxidos densos | 3.000 – 3.700 °C |
Núcleo externo | 2.890 – 5.150 | Líquido | Ferro, níquel, enxofre | 4.000 – 5.000 °C |
Núcleo interno | 5.150 – 6.371 | Sólido (liga metálica densa) | Ferro, níquel | 5.000 – 6.000 °C |
Fontes: USGS – Estrutura da Terra, Dentro da Terra, Nature, 2012 – Rotação do núcleo interno.
As camadas internas da Terra não são separadas de maneira progressiva, mas por transições físicas marcadas chamadas descontinuidades sísmicas. Estas correspondem a saltos bruscos de densidade, composição química ou comportamento mecânico detectados pela análise das ondas sísmicas.
Descoberta em 1909 pelo sismólogo croata Andrija Mohorovičić, esta descontinuidade marca a fronteira entre a crosta terrestre (oceânica ou continental) e o manto superior. É caracterizada por um aumento súbito na velocidade das ondas sísmicas, devido à passagem de rochas crustais (graníticas ou basálticas) para rochas mais densas (peridotitos) do manto. A profundidade do Moho varia entre 5 km sob os oceanos e 70 km sob as cadeias de montanhas continentais.
Localizada a cerca de 2.900 km de profundidade, a descontinuidade de Gutenberg separa o manto inferior sólido do núcleo externo líquido. Neste limite, as ondas sísmicas do tipo S (ondas de cisalhamento) interrompem-se bruscamente, pois não se propagam em líquidos, enquanto as ondas P (ondas de compressão) sofrem uma forte diminuição de velocidade e uma refração notável. Este comportamento indica uma mudança radical na fase da matéria (sólido → líquido) e na composição (silicatos → liga de ferro e níquel).
Descoberta em 1936 pela sismóloga dinamarquesa Inge Lehmann, esta descontinuidade está localizada a cerca de 5.100 km de profundidade e separa o núcleo externo líquido do núcleo interno sólido. É deduzida do reaparecimento de ondas P refratadas no núcleo interno, implicando uma mudança no estado físico do ferro (líquido → sólido) sob o efeito de pressões muito altas. Este núcleo interno, embora mais quente, permanece sólido devido a pressões extremas que favorecem a cristalização do ferro.
A Terra formou-se pela acreção de materiais sólidos e líquidos dentro do disco protoplanetário. Originalmente, este corpo era em grande parte homogêneo. O empilhamento das camadas internas (crosta, manto, núcleo externo e núcleo interno) é o resultado de um processo de diferenciação gravitacional e térmica que ocorreu principalmente durante os primeiros centenas de milhões de anos seguintes à sua formação.
Várias fontes de energia causaram a fusão parcial da Terra primitiva, facilitando a separação dos materiais de acordo com sua densidade:
Idade (Ga) | Evento | Descrição física |
---|---|---|
~4,56 | Formação inicial | Acreção de materiais sólidos e líquidos no disco protoplanetário |
4,5 – 4,4 | Pico de acreção e aquecimento intenso | Fusão parcial global devido a impactos de meteoritos e calor interno |
~4,45 | Formação do núcleo metálico | Migração gravitacional do ferro e níquel líquidos para o centro |
4,4 – 4,0 | Segregação do manto e formação da crosta | Diferenciação dos silicatos, cristalização da crosta primordial na superfície |
Desde 4,0 | Estabilização da estrutura interna | Resfriamento gradual, estabelecimento da tectônica e do campo magnético |
O empilhamento em camadas concêntricas é explicado pela minimização da energia potencial gravitacional do sistema. Os materiais mais pesados e densos migram para o centro, enquanto os materiais mais leves formam as envoltórias externas. A pressão crescente em profundidade modifica as propriedades físicas e térmicas, permitindo a existência de um núcleo interno sólido apesar das temperaturas muito elevadas.
As ondas sísmicas (\(P\), \(S\), \(L\), \(R\)) nos informam sobre a natureza interna da Terra. As ondas \(S\), por exemplo, não atravessam o núcleo externo líquido, enquanto as ondas \(P\) desaceleram consideravelmente ali. A existência do núcleo interno sólido foi postulada já em 1936 por Inge Lehmann (1888-1993), com base em um eco sísmico refletido.
O núcleo externo líquido, composto principalmente de ferro e níquel em fusão, gera um campo magnético terrestre através do mecanismo da dínamo. Este campo forma uma barreira protetora contra o vento solar, composto de partículas carregadas energéticas que, sem esta proteção, erosionariam a atmosfera e exporiam a superfície a radiações mortais. A preservação da atmosfera é assim assegurada, uma condição indispensável à vida.
A tectônica de placas, resultante da plasticidade e dos movimentos convectivos no manto superior, assegura a renovação contínua da crosta terrestre. Este processo recicla elementos químicos essenciais, como o carbono, o nitrogênio e o fósforo, através da subducção e das ressurgências magmáticas, regulando o clima global e fornecendo os nutrientes necessários aos ecossistemas.
O resfriamento progressivo da Terra causa uma transferência de calor para a superfície, alimentando a atividade vulcânica. As emissões vulcânicas, particularmente de dióxido de carbono e vapor de água, contribuem para a formação e manutenção da atmosfera e da hidrosfera, elementos indispensáveis à vida.
A rigidez e a solidez crescentes da crosta continental fornecem um substrato estável à biosfera. Os continentes influenciam os ciclos oceânicos e atmosféricos, criando condições ambientais propícias à biodiversidade e à evolução das formas de vida complexas.
A estrutura interna da Terra, do núcleo à crosta, é ao mesmo tempo motor e regulador das condições físico-químicas necessárias para a emergência, manutenção e evolução da vida terrestre.
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