As alterações climáticas estão a abrandar a rotação da Terra

As alterações climáticas estão a provocar o derretimento do gelo da Gronelândia e da Antártida, deslocando a água para os trópicos e afetando a rotação da Terra, prolongando os dias em alguns milissegundos. Com o apoio da NASA, investigadores do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique demonstraram que este efeito pode exceder a influência da Lua na velocidade de rotação da Terra e também causar uma mudança no eixo de rotação da Terra.

O derretimento do gelo polar devido às alterações climáticas está a redistribuir a massa da Terra, abrandando a sua rotação e prolongando ligeiramente os dias, como salientam estudos do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique. NASAIsto indica uma maior influência humana na dinâmica rotacional da Terra do que anteriormente reconhecida.

As alterações climáticas estão a provocar o derretimento do gelo na Gronelândia e na Antártida. Como resultado, a água destas regiões polares flui para os oceanos do mundo – especialmente para os trópicos. “Isso significa que ocorre uma mudança na massa e afeta a rotação da Terra”, explica Benedikt Soja, professor de geodésia espacial no Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Geomática do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique.

“É como quando uma patinadora no gelo dança ao som de uma música, primeiro aproximando os braços do corpo e depois estendendo-os”, diz Suga. A rotação inicialmente rápida torna-se 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 rege a rotação da Terra. Se a Terra girar mais lentamente, os dias ficarão mais longos. Assim, as alterações climáticas também estão a alterar a duração de um dia na Terra, embora apenas ligeiramente.

Com o apoio da NASA, pesquisadores do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique, do grupo SOGA, publicaram dois novos estudos em revistas científicas. Ciências naturais e geologia E Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS) sobre como as mudanças climáticas afetarão o movimento polar e a duração do dia.

As mudanças climáticas vão além da influência da lua

No estudo publicado no Journal of the National Academy of Sciences, investigadores do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique mostraram que as alterações climáticas também estão a fazer com que a duração de um dia aumente alguns milissegundos em relação aos actuais 86.400 segundos. Isso ocorre porque a água flui dos pólos para latitudes mais baixas, diminuindo a velocidade de rotação.

Outra razão para esta desaceleração é o atrito das marés, que é estimulado pela Lua. Mas o novo estudo chega a uma conclusão surpreendente: se os humanos continuarem a emitir mais gases com efeito de estufa, e a temperatura da Terra aumentar em conformidade, isso acabará por ter um impacto maior na velocidade de rotação da Terra do que a influência da Lua, que determinou o aumento da velocidade de rotação da Terra. . A duração do dia durante bilhões de anos. “Os seres humanos têm um impacto maior no nosso planeta do que imaginamos e isso naturalmente impõe-nos uma grande responsabilidade pelo futuro do nosso planeta”, conclui Soga.

O eixo de rotação da Terra está mudando

No entanto, as mudanças na massa na superfície da Terra e dentro dela causadas pelo derretimento do gelo não alteram apenas a velocidade de rotação da Terra e a duração do dia: como explicam os investigadores no Ciências naturais e geologiaTambém altera o eixo de rotação. Isto significa que os pontos onde o eixo de rotação realmente encontra a superfície da Terra estão se movendo. Os pesquisadores podem observar esse movimento polar, que durante um longo período de tempo atinge cerca de dez metros a cada cem anos. Não só o derretimento das camadas de gelo desempenha um papel aqui, mas também os movimentos que ocorrem no interior da Terra. Nas profundezas do manto terrestre, onde as rochas se tornam viscosas devido à alta pressão, os deslocamentos ocorrem durante longos períodos de tempo. Existem também fluxos de calor no metal líquido do núcleo externo da Terra, que são responsáveis ​​por gerar o campo magnético da Terra e levar a transformações de massa.

No modelo mais abrangente até à data, Soja e a sua equipa mostraram agora como o movimento polar surge de processos individuais no núcleo, no manto e no clima à superfície. Seu estudo foi publicado recentemente na revista Ciências naturais e geologia“Pela primeira vez, fornecemos uma explicação completa das causas do movimento polar de longo prazo. Em outras palavras, agora sabemos por que e como o eixo de rotação da Terra se move em relação à crosta terrestre”, diz Mustafa Kayani Shahavandi, um dos Alunos de doutorado de Soja e principal autor do estudo.

Uma descoberta em particular se destaca em seu estudo em Ciências naturais e geologia: Os processos que ocorrem na Terra e dentro dela estão interligados e afetam uns aos outros. “As alterações climáticas estão a fazer com que o eixo de rotação da Terra se mova e os feedbacks resultantes da conservação do momento angular também parecem estar a alterar a dinâmica do núcleo da Terra”, explica Soga. “As alterações climáticas contínuas podem, portanto, até afectar processos nas profundezas da Terra e ter uma escala maior do que se supunha anteriormente”, acrescenta Kayani Shahwandi. No entanto, não há motivo para preocupação, uma vez que estes efeitos são menores e pouco susceptíveis de representar um risco.

Leis físicas combinadas com inteligência artificial

Em seu estudo do movimento polar, os pesquisadores usaram o que é conhecido como redes neurais informadas pela física. Estas são novas redes inteligência artificial (Inteligência Artificial) Métodos pelos quais os pesquisadores aplicam as leis e princípios da física para desenvolver algoritmos particularmente poderosos e confiáveis Aprendizado de máquinaKiyani Shahwandi foi apoiado por Siddhartha Mishra, Professor de Matemática na ETH Zurique, que em 2023 recebeu o Prémio ETH Zurich Rössler, o maior prémio de investigação da universidade, e é especialista nesta área.

Os algoritmos desenvolvidos por Kayani Shahwandi permitiram, pela primeira vez, registar todas as diferentes influências na superfície da Terra, no seu manto e no seu núcleo, e modelar as suas possíveis interações. O resultado dos cálculos mostra como os pólos rotacionais da Terra se moveram desde 1900. Os valores destes modelos concordam excelentemente com dados reais fornecidos por observações astronómicas do passado e satélites ao longo dos últimos 30 anos, o que significa que também permitem previsões. do futuro.

Importante para viagens espaciais

“Mesmo que a rotação da Terra mude apenas lentamente, este efeito deve ser levado em consideração ao navegar no espaço – por exemplo, ao enviar uma sonda espacial para pousar em outro planeta”, diz Soga. Mesmo um pequeno desvio de apenas um centímetro no solo pode evoluir para um desvio de centenas de metros em distâncias enormes. “Caso contrário, não seria possível pousar em um buraco específico da superfície terrestre. Marte,” Ele diz.

Referências:

“O papel cada vez mais dominante das alterações climáticas nas mudanças na duração do dia” por Mustafa Kayani Shahwandi, Surendra Adhikari, Matthew Dombiri, Siddhartha Mishra e Benedict Soja, 15 de julho de 2024, Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.2406930121

“Contribuições dos processos centrais, do manto e climáticos para o movimento dos pólos da Terra” por Mustafa Kayani Shahwandi, Surendra Adhikari, Matthew Domperi, Sadiq Modiri, Robert Heinkelmann, Harald Schuh, Siddhartha Mishra e Benedikt Soja, 12 de julho de 2024, Ciências naturais e geologia.
doi: 10.1038/s41561-024-01478-2