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Preparativos para simulações de caminhada na Lua futuras (e subaquáticas)
As mudanças sazonais redistribuem água o suficiente ao redor da Terra para deslocar o centro de massa do planeta em frações de polegada em relação ao seu centro geométrico. Os cientistas da NASA estão no caso, rastreando as oscilações porque o centro de massa da Terra é um ponto de referência crucial para a navegação por satélite e medições de elevação.
Uma equipe, liderada pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, propôs uma maneira de calcular as oscilações sazonais com extrema precisão. A técnica e as descobertas são detalhadas em umnovo estudopublicado no Jornal Geofísico Internacional. Os autores pintam um quadro vívido de derretimentos primaveris, oceanos em turbilhão e ar denso do inverno deslocando cargas superficiais massivas de uma estação para outra.
O estudo não é a primeira tentativa de determinar o centro de massa da Terra. Cientistas ao longo das décadas pioneiram várias técnicas baseadas no espaço para defini-lo e localizá-lo. Mas é um objetivo móvel. Se a Terra fosse uma mármore azul sólida, seu centro de massa simplesmente coincidiria com seu centro geométrico. Na realidade, o planeta se deforma e se curva sob o peso da água, do gelo e do ar. Por causa disso, o centro de massa da Terra gira continuamente em torno de seu centro geométrico em até vários milímetros.
Quão precisos são os métodos existentes para medir o tamanho do swivel? As duas últimas estimativas internacionais, feitas em 2017 e 2023, diferem em 0,27 polegadas (7 milímetros), aproximadamente a altura de três níqueis empilhados. A diferença é quase tão grande quanto o próprio movimento.
Para reduzir a incerteza, o cientista geológico do JPL (Laboratório de Propulsão a Jato) Donald Argus liderou o desenvolvimento de uma nova técnica baseada no rastreamento ultrapreciso de satélites.
Impelidos pela gravidade, os satélites orbitam naturalmente em torno do centro de massa da Terra, como se fossem atados por cabos invisíveis. Pequenas alterações na distância entre os satélites e as estações terrestres refletem o deslocamento do centro de massa da Terra.
Usar satélites para localizar o centro de massa da Terra não é uma ideia nova. Na verdade, satélites de metal denso, lançados em 1976 e 1992, são dedicados exclusivamente a esse propósito. Semelhantes a bolas de discoteca de 900 libras (408 quilogramas), os Satélites de Geodinâmica a Laser (LAGEOS1 e 2) são revestidos com prismas refletores e rastreados com precisão a laser por estações terrestres distribuídas globalmente em mais de 20 países.
No entanto, uma limitação do rastreamento a laser por satélite é a distribuição desigual das estações terrestres ao redor da Terra. A nova técnica melhora a precisão de duas maneiras: adiciona o rastreamento GPS à mistura, juntamente com dados orbitais de vários satélites em órbita terrestre baixa, para fornecer um conjunto diversificado de alvos. E considera como o peso da água e do gelo deforma a crosta terrestre, levando as estações terrestres junto.
A técnica foi desenvolvida pela Argus, em colaboração com pesquisadores da equipe de determinação de órbita de satélite do JPL, da Universidade de Nevada, da Universidade de Montana e do Centro Helmholtz de Ciências da Terra, na Alemanha.
Estamos estimando agora o tamanho do movimento do centro de massa da Terra para frente e para trás a cada ano para ser cerca da metade do que acreditávamos há oito anos", disse Argus. "Nossas descobertas sugerem que a massa da água e do ar da Terra em movimento entre os hemisférios é menor do que se pensava anteriormente.
Felix Landerer, um dos coautores do estudo no JPL, observou que "embora esses movimentos pareçam pequenos, nosso mundo moderno depende de medições de posicionamento extremamente precisas. Ao desvendar e entender os mecanismos que mudam os sistemas de referência, podemos construir sistemas de referência melhores que, em última análise, beneficiam o mapeamento e a navegação - desde a logística de transporte global até a agricultura de precisão."
O que eles descobriram
Os autores do estudo acompanharam o centro de massa da Terra oscilando sazonalmente e atribuíram a causa a três categorias: oceanos, atmosfera e água continental (composta por gelo terrestre, neve, água de lagos e rios, umidade do solo e água subterrânea).
Eles descobriram que a acumulação de neve na América do Norte e na Eurásia atinge o máximo em março e desloca o centro de massa da Terra cerca de 3 milímetros em direção ao Polo Norte. Um mês depois, em abril, a chuva na bacia do rio Amazonas atinge o pico de 2.400 gigatons, balançando o centro de massa da Terra 2,2 milímetros em direção à América do Sul. A água da monção no sudeste da Ásia atinge o máximo de 600 gigatons seis meses depois, em novembro, adicionando ligeiramente à oscilação anual.
Entre agosto e outubro, os oceanos se incham com água derretida e chuva, e o centro de massa da Terra se desloca em direção ao Oceano Pacífico Sul. O Oceano Pacífico é tão grande que as mudanças de massa lá ofuscam a perda ou ganho em outros oceanos, embora a dinâmica sazonal no Mediterrâneo, Vermelho, Norte, Báltico e Mar de Barents contribua todas para deslocar o centro de massa da Terra em sua própria pequena medida.
Os pesquisadores usaram um modelo desenvolvido pelo Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo para estimar como as mudanças atmosféricas afetam o centro de massa da Terra ao longo das estações. Eles descobriram que o ar frio e denso do inverno ajuda a inclinar a balança sobre a Arábia, a Ásia e o norte da África por volta de 21 de dezembro de cada ano, e sobre a América do Sul e a África do Sul por volta de 21 de junho.
Os cálculos de massa no estudo são consistentes com observações feitas pela missão Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO). Lançada em 2018, a missão é composta por dois satélites gêmeos que mapeiam flutuações mensais na atração gravitacional da Terra, principalmente devido ao movimento de massa da água acima e abaixo do solo. Os dois satélites voam em formação precisa, e quando o satélite líder passa sobre um corpo denso, como uma bacia de rio inchada, a força gravitacional extra muda a distância entre seus gêmeos em uma pequena, mas mensurável quantidade.
A missão GRACE-FO é uma parceria conjunta entre a NASA e o Centro Alemão de Pesquisa em Ciências da Terra (GFZ). A próxima geraçãoContinuidade GRACEA missão GRACE-C visa um lançamento em 2028 para estender o registro de dados da série GRACE de quase 25 anos.
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Escrito por Sally Younger
2026-061
