As mudanças climáticas estão desacelerando a rotação da Terra

O derretimento do gelo polar devido às alterações climáticas está a redistribuir a massa da Terra, a abrandar a sua rotação e a prolongar ligeiramente o dia, conforme salientado pelos estudos da ETH Zurich apoiados pela NASA. Isso indica uma maior influência humana na dinâmica rotacional da Terra do que se reconhecia anteriormente.

A mudança climática está levando ao derretimento do gelo na Groenlândia e na Antártida. Como resultado, a água dessas áreas polares está fluindo para os oceanos do mundo – e especialmente para a região equatorial. “Isso significa que uma mudança na massa está ocorrendo, e isso está afetando a rotação da Terra”, explica Benedikt Soja, Professor de Geodésia Espacial no Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Geomática da ETH Zurich.

“É como quando uma patinadora artística faz uma pirueta, primeiro segurando os braços perto do corpo e depois esticando-os”, diz Soja. A rotação inicialmente rápida se torna mais lenta porque as massas se afastam do eixo de rotação, aumentando a inércia física. Na física, falamos da lei da conservação do momento angular, e essa mesma lei também governa a rotação da Terra. Se a Terra gira mais lentamente, os dias ficam mais longos. A mudança climática, portanto, também está alterando a duração do dia na Terra, embora apenas minimamente.

Com o apoio da agência espacial norte-americana NASA, os pesquisadores do ETH do grupo de Soja publicaram dois novos estudos nas revistas Geociências da Natureza e Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) sobre como as mudanças climáticas afetam o movimento polar e a duração do dia.

As mudanças climáticas ultrapassam a influência da lua

No estudo do PNAS, os pesquisadores da ETH Zurich mostram que a mudança climática também está aumentando a duração do dia em alguns milissegundos, dos atuais 86.400 segundos. Isso ocorre porque a água está fluindo dos polos para latitudes mais baixas, diminuindo assim a velocidade de rotação.

Outra causa dessa desaceleração é o atrito das marés, que é desencadeado pela lua. No entanto, o novo estudo chega a uma conclusão surpreendente: se os humanos continuarem a emitir mais gases de efeito estufa e a Terra se aquecer de acordo, isso acabaria tendo uma influência maior na velocidade de rotação da Terra do que o efeito da lua, que determinou o aumento da duração do dia por bilhões de anos. “Nós, humanos, temos um impacto maior em nosso planeta do que imaginamos”, conclui Soja, “e isso naturalmente coloca grande responsabilidade sobre nós pelo futuro de nosso planeta”.

O eixo de rotação da Terra está mudando

No entanto, as mudanças de massa na superfície da Terra e no seu interior causadas pelo derretimento do gelo não alteram apenas a velocidade de rotação da Terra e a duração do dia: como os investigadores mostram em Geociências da Naturezaeles também alteram o eixo de rotação. Isso significa que os pontos onde o eixo de rotação realmente encontra a superfície da Terra se movem. Os pesquisadores podem observar esse movimento polar, que, em um período de tempo mais longo, chega a cerca de dez metros por cem anos. Não é apenas o derretimento das camadas de gelo que desempenha um papel aqui, mas também os movimentos que ocorrem no interior da Terra. Nas profundezas do manto da Terra, onde a rocha se torna viscosa devido à alta pressão, os deslocamentos ocorrem ao longo de longos períodos de tempo. E também há fluxos de calor no metal líquido do núcleo externo da Terra, que são responsáveis ​​por gerar o campo magnético da Terra e levar a mudanças na massa.

Na modelagem mais abrangente até o momento, Soja e sua equipe mostraram agora como o movimento polar resulta dos processos individuais no núcleo, no manto e do clima na superfície. Seu estudo foi publicado recentemente no periódico Geociências da Natureza. “Pela primeira vez, apresentamos uma explicação completa para as causas do movimento polar de longo período”, diz Mostafa Kiani Shahvandi, um dos alunos de doutorado de Soja e principal autor do estudo. “Em outras palavras, agora sabemos por que e como o eixo de rotação da Terra se move em relação à crosta terrestre.”

Uma descoberta em particular se destaca em seu estudo em Geociências da Natureza: que os processos na Terra e na Terra estão interconectados e influenciam uns aos outros. “A mudança climática está fazendo com que o eixo de rotação da Terra se mova, e parece que o feedback da conservação do momento angular também está mudando a dinâmica do núcleo da Terra”, explica Soja. Kiani Shahvandi acrescenta: “A mudança climática em andamento pode, portanto, estar afetando processos nas profundezas da Terra e ter um alcance maior do que se supunha anteriormente.” No entanto, há poucos motivos para preocupação, pois esses efeitos são menores e é improvável que representem um risco.

Leis físicas combinadas com inteligência artificial

Para seu estudo sobre o movimento polar, os pesquisadores usaram o que é conhecido como redes neurais informadas pela física. Estas são novas inteligência artificial (IA) métodos nos quais os pesquisadores aplicam as leis e os princípios da física para desenvolver algoritmos particularmente poderosos e confiáveis ​​para Aprendizado de máquina. Kiani Shahvandi recebeu apoio de Siddhartha Mishra, professor de matemática da ETH Zurich, que em 2023 recebeu o Prêmio Rössler da ETH Zurich, o prêmio de pesquisa mais bem dotado da universidade, e que é especialista neste campo.

Os algoritmos que Kiani Shahvandi desenvolveu tornaram possível pela primeira vez registrar todos os diferentes efeitos na superfície da Terra, em seu manto e em seu núcleo, e modelar suas possíveis interações. O resultado dos cálculos mostra como os polos rotacionais da Terra se moveram desde 1900. Esses valores do modelo estão em excelente concordância com os dados reais fornecidos por observações astronômicas no passado e por satélites nos últimos trinta anos, o que significa que eles também permitem previsões para o futuro.

Importante para viagens espaciais

“Mesmo que a rotação da Terra esteja mudando apenas lentamente, esse efeito tem que ser levado em conta ao navegar no espaço – por exemplo, ao enviar uma sonda espacial para pousar em outro planeta”, diz Soja. Mesmo um pequeno desvio de apenas um centímetro na Terra pode crescer para um desvio de centenas de metros nas enormes distâncias envolvidas. “Caso contrário, não será possível pousar em uma cratera específica em Marte,” ele diz.

Referências:

“O papel cada vez mais dominante das alterações climáticas nas variações da duração do dia” por Mostafa Kiani Shahvandi, Surendra Adhikari, Mathieu Dumberry, Siddhartha Mishra e Benedikt Soja, 15 de julho de 2024, Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.2406930121

“Contribuições do núcleo, manto e processos climatológicos para o movimento polar da Terra” por Mostafa Kiani Shahvandi, Surendra Adhikari, Mathieu Dumberry, Sadegh Modiri, Robert Heinkelmann, Harald Schuh, Siddhartha Mishra e Benedikt Soja, 12 de julho de 2024, Geociências da Natureza.
DOI: 10.1038/s41561-024-01478-2