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As mudanças sazonais redistribuem água suficiente ao redor da Terra para deslocar o centro de massa do planeta para frente e para trás em frações de polegada em relação ao seu centro geométrico. Cientistas da NASA estão de olho nisso, rastreando as oscilações porque o centro de massa da Terra é um ponto de referência crucial para a navegação por satélite e para medições de elevação.
Uma equipe, liderada pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA no sul da Califórnia, propôs uma forma de calcular as variações sazonais com extrema precisão. A técnica e as descobertas estão detalhadas em um novo estudo publicado no Geophysical Journal International. Os autores pintam um retrato vívido de degelos primaveris, oceanos revoltos e ar denso do inverno deslocando enormes cargas de superfície de estação para estação.
O estudo não é a primeira tentativa de determinar o centro de massa da Terra. Ao longo das décadas, cientistas foram pioneiros em várias técnicas baseadas no espaço para defini-lo e localizá-lo. Mas é um alvo em movimento. Se a Terra fosse uma bola de gude azul e rígida, seu centro de massa simplesmente coincidiria com seu centro geométrico. Na realidade, o planeta balança e cede 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.
O Projeto de Geodesia Espacial da NASA atualmente usa uma variedade de técnicas baseadas no espaço e em terra para rastrear o centro de massa da Terra (também chamado de geocentro) se movendo para cima e para baixo e de um lado para o outro. Esta animação traça o movimento em escala de milímetros de 1993 a 2017. (Estúdio de Visualização Científica da NASA)
Qual é a precisão dos métodos existentes para medir a magnitude desse giro? As duas últimas estimativas internacionais, feitas em 2017 e 2023, diferem em 0.27 polegadas (7 milímetros), cerca da altura de três moedas de cinco centavos americanas empilhadas. A diferença é quase tão grande quanto o próprio movimento.
Para reduzir a incerteza, o geocientista do JPL Donald Argus liderou o desenvolvimento de uma nova técnica baseada em rastreamento por satélite ultrapreciso.
Impulsionados pela gravidade, os satélites orbitam naturalmente o centro de massa da Terra, como se estivessem presos por amarras invisíveis. Pequenas mudanças 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. De fato, satélites metálicos densos, lançados em 1976 e 1992, são dedicados exclusivamente a esse propósito. Parecendo bolas de discoteca de 900 libras (408 quilogramas), os Satélites de Geodinâmica a Laser (LAGEOS 1 e 2) são cravejados de prismas refletores e rastreados com precisão a laser por meio de 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: acrescenta o rastreamento por GPS ao conjunto, junto com dados orbitais de vários satélites em órbita terrestre baixa, para fornecer uma gama diversificada de alvos. E leva em conta como o peso da água e do gelo deforma a crosta terrestre, arrastando consigo as estações terrestres.
A técnica foi desenvolvida por Argus junto com pesquisadores da equipe de determinação de órbita de satélites do JPL, da Universidade de Nevada, da Universidade de Montana e do Centro Helmholtz de Geociências, na Alemanha.
“Agora estimamos que o tamanho do movimento de vaivém do centro de massa da Terra a cada ano seja cerca de metade do que acreditávamos ser há oito anos”, disse Argus. “Nossas descobertas sugerem que a massa de água e ar da Terra que se move entre os hemisférios é menor do que se pensava anteriormente.”
Felix Landerer, um dos coautores do estudo no JPL, observou que “embora esses movimentos possam parecer minúsculos, nosso mundo moderno depende de medições de posicionamento extremamente precisas. Ao desvendar e compreender os mecanismos que alteram os sistemas de referência, podemos construir sistemas de referência melhores que, em última análise, beneficiam o mapeamento e a navegação , desde a logística global de transporte marítimo até a agricultura de precisão.”
O que eles descobriram
Os autores do estudo rastrearam a oscilação sazonal do centro de massa da Terra 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 o acúmulo 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 água da chuva na bacia do rio Amazonas atinge o pico de 2,400 gigatoneladas, deslocando o centro de massa da Terra 2.2 milímetros em direção à América do Sul. A água das monções no sudeste asiático atinge um máximo de 600 gigatoneladas seis meses depois, em novembro, contribuindo ligeiramente para a oscilação anual.
Entre agosto e outubro, os oceanos incham com água do degelo 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 nele ofuscam a perda ou o ganho em outros oceanos, embora a dinâmica sazonal nos mares Mediterrâneo, Vermelho, do Norte, Báltico e de Barents também ajude a deslocar o centro de massa da Terra, cada um à sua pequena maneira.
Os pesquisadores usaram um modelo desenvolvido pelo Centro Europeu de Previsões Meteorológicas a 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 a 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 as observações feitas pela missão Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO). Lançada em 2018, a missão é composta por satélites gêmeos que mapeiam as flutuações mensais na atração gravitacional da Terra, devidas principalmente ao movimento de massa de 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 hidrográfica inchada, o puxão gravitacional extra altera a distância em relação ao seu gêmeo em uma quantidade pequena, mas mensurável.
A missão GRACE-FO é uma parceria conjunta entre a NASA e o Centro Alemão de Pesquisa em Geociências (GFZ). A missão de próxima geração GRACE-Continuity (GRACE-C) tem como meta um lançamento no final de 2028 para estender o registro de dados da série GRACE, que já dura quase 25 anos.
Escrito por Sally Younger
Fonte original: nasa.gov
