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MÓDULO 4.1: PROBLEMAS AINDA SEM RESPOSTAS Algumas grandes questões em geomagnetismo, arqueomagnetismo e paleomagnetismo estão em plena discussão na comunidade científica. Selecionamos três temas principais: reversões do campo geomagnético, Anomalia Magnética do Atlântico Sul e condutividade elétrica do manto, Figura 1: Porcentagem de mudança da que discutimos em mais detalhes. intensidade do campo geomagnético de 1980 até 2005. Os dados foram obtidos pelos satélites CHAMP e MAGSAT. Note queDO as CAMPO cores verde e REVERSÕES GEOMAGNÉTICO azul mostram regiões na qual o campo diminuiu sua intensidade nestes 25Oanos, enquanto regiões emestuda o campo arqueomagnetismo amarelo e vermelho são aquelas nas magnético do passado registrado em materiais quais o campo aumentou sua arqueológicos. A variação do campo dipolar e intensidade.
sua relação com o campo não-dipolar para os últimos séculos e milênios é uma questão amplamente debatida na literatura, devendo fornecer as bases sobre a possibilidade do campo geomagnético passar ou estar passando por uma reversão de polaridade. Será que o campo magnético da Terra está caminhando para um processo de reversão de polaridade? Há várias evidências, fornecidas pelos dados e modelos globais, que indicam que a intensidade do campo magnético está diminuindo com o tempo (veja exemplo na Figura 1).
Atualmente o campo magnético é aproximadamente de 10% mais fraco, desde que o matemático alemão Carl Friedrich Gauss começou a medir a sua intensidade em 1845. Estima-se que se o campo continuasse decaindo nesta mesma taxa, ele atingiria valores próximos a zero entre 1500 e 1600 anos. Poderia, então, ocorrer uma reversão do campo nesta época. Entretanto não sabemos se o campo diminuirá sua intensidade mais rapidamente ou mais lentamente no futuro, ou mesmo se o campo mudará a sua tendência, aumentando sua intensidade. Devido a sua natureza caótica, a solução do problema é tão complexa que mesmo daqui a 1500 anos não conseguiremos prever qual será a sua intensidade. Ainda não conhecemos o mecanismo físico que dispara a troca de polaridade. A pergunta é: quando ocorre a inversão a intensidade do campo diminui até chegar a zero ou inverte de maneira repentina? O intervalo entre reversões de polaridade do campo geomagnético é muito variável. Lembre dos subcrons e supercrons, que você estudou no módulo 2. Os cientistas ainda não compreendem totalmente as causas destes diferentes intervalos de tempo de mesma polaridade. Ainda há muito que se estudar sobre esse assunto!
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ANOMALIA MAGNÉTICA DO ATLÂNTICO SUL - AMAS A AMAS é a região do campo magnético da Terra com menor intensidade em todo o globo. Uma das grandes questões é a causa da AMAS, ou seja, quais são os processos dinâmicos que geram a AMAS no núcleo externo. Acredita-se que a AMAS seja gerada por um processo de fluxos reversos (veja item 2.3 deste curso). Lembre que esta anomalia faz parte do campo não dipolar e uma das questões importantes é a previsão deste campo no futuro. Será que a AMAS continuará aumentando seu tamanho e se deslocando para oeste? Essa pergunta está diretamente ligada à origem da AMAS e a melhora dos modelos globais. Mas não podemos esquecer que os modelos precisam de dados reais, raros nesta região. A falta de dados magnéticos dificulta estudos mais aprofundados sobre a AMAS. Outra questão importante ainda não resolvida é sobre a influência da AMAS nas tempestades geomagnéticas. A baixa intensidade do campo geomagnético aumenta a incidência de partículas vindas do espaço e podem causar danos mais severos em satélites que passem por essa região durante uma tempestade magnética.
Figura 2: A Anomalia Magnética do Atlântico Sul é a região em vermelho na qual raios cósmicos e partículas carregadas atingem regiões mais baixas da atmosfera e interferem nas comunicações de satélites, aeronaves e ônibus espaciais. As regiões em azul claro e verde no topo e base do mapa são devido a um fluxo de partículas aumentado devido às zonas das auroras.
Com os dados que o novo observatório Magnético do Pantanal (OMP) já está produzindo, poderemos analisar melhor a origem e a evolução desta anomalia. A partir desta importante contribuição, será possível entender a influência desse fenômeno durante as tempestades geomagnéticas. Essas observações do OMP poderão contribuir na solução de questões sobre qual é o efeito da AMAS na intensidade do campo magnético induzido em superfície durante uma tempestade. Igualmente, na resposta de qual é a duração de tempestades registradas num observatório que esteja sob a influência dessa anomalia, como é o caso do Pantanal.
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CONDUTIVIDADE ELÉTRICA DO MANTO A condutividade elétrica do manto é um parâmetro muito estudado tanto em geomagnetismo quanto em na área de física mineral. A razão de tanto interesse neste assunto é que a condutividade elétrica está ligada a outras características do manto, tais como, temperatura pressão, velocidades sísmicas e variações na composição (Figura 3). É como se o interior da Terra fosse um grande quebra-cabeças, na qual a condutividade elétrica é a peça central que conecta outras importantes. O atual modelo físico, que descreve este fenômemo, nos permite conhecer um pouco sobre a condutividade elétrica do manto até cerca de 1500 km de profundidade, até onde a maior parte dos modelos concordam (Figura 4). Entretanto, o desconhecimento maior é nas camadas mais profundas do manto é que temos as maiores dúvidas. Uma melhor compreensão da região no limite entre o manto e o núcleo é fundamental para entendermos como características do manto podem controlar a dinâmica que ocorre logo abaixo- no núcleo externo líquido.
Figura 4: Modelos 1D de condutividade elétrica do manto, baseados em dados do campo magnético da Terra.
Figura 3: Mostra a ligação entre as diversas áreas de ciências para estudar a condutividade elétrica do manto.
Você sabe em quê se baseiam os modelos da condutividade elétrica do manto? Modelos da condutividade elétrica do manto baseiam-se tanto em dados geomagnéticos do núcleo, quanto em dados do campo magnético externo. Em ambos os casos a Terra pode ser considerada como um sistema linear, onde existe um sinal de entrada, um filtro e um sinal de saída.
Entrada
FILTRO
Saída
Neste problema, o sinal de entrada pode ser o campo do núcleo ou o campo magnético externo. O filtro é representado pelo manto, que dependendo da sua condutividade elétrica influenciará o sinal de entrada de forma diferente. Finalmente, há um sinal de saída que é o campo magnético registrado tanto por observatórios magnéticos instalados na Terra, quanto por satélites artificiais. Quando registramos o sinal de entrada e o medimos na saída, sabemos sobre (ou modelamos) o sinal de entrada e medimos o sinal de saída, usamos métodos matemáticos que nos permitem estimar sobre algumas características do filtro, ou seja, sobre a condutividade elétrica do manto.
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Há muitas outras questões interessantes, como por exemplo: a determinação de como e quando o núcleo externo da Terra se originou. Atualmente, essa é uma das principais questões discutidas no paleomagnetismo atualmente. Então… procure saber mais sobre estes e outros assuntos. Mãos à obra! Você já conhece vários artigos e livros que foram citados nas referências bibliográficas de cada parte do curso. Abaixo deixamos algumas dicas de páginas da internet interessantes sobre geomagnetismo e paleomagnetismo: http://www.psc.edu/science/glatzmaier.html https://www.eeducation.psu.edu/earth520/content/l3_p4.html http://science.nasa.gov/science-news/science-atnasa/2003/29dec_magneticfield/ http://solar.physics.montana.edu/nuggets/2002/02 0920/020920.html http://op.gfzpotsdam.de/champ/science/magnetic_SCIENCE.ht ml http://www.usp.br/agen/repgs/2006/pags/022.ht m http://www.gfzpotsdam.de/portal/gfz/Struktur/Departments/Dep artment+1/sec13/topics/Core+Mantle+Dynamics
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