Pensem en un dia com una unitat fixa de 24 hores, però la Terra no gira sempre exactament a la mateixa velocitat. Les diferències són diminutes i es mesuren en mil·lisegons, tot i que resulten prou grans perquè els científics puguin detectar-les quan comparen dècades d'observacions.
Des de fa anys se sap que part d'aquestes variacions està relacionada amb la manera en què el nucli i el mantell intercanvien moment angular. El que no estava tan clar era quin mecanisme permetia transferir aquest moviment entre regions separades per milers de quilòmetres.
Un estudi publicat a Nature proposa ara una explicació. Segons els investigadors Huifeng Zhang i Mathieu Dumberry, de la Universitat d'Alberta, petits canvis en la rotació del nucli intern sòlid poden exercir una estirada gravitatòria sobre el mantell i modificar lleugerament la velocitat amb què gira el planeta.
L'efecte és minúscul, però suficient perquè la durada del dia canviï unes mil·lèsimes de segon en períodes de diverses dècades.
El nucli i el mantell no giren sempre al mateix ritme
La Terra no gira com si fos una esfera completament rígida. Sota l'escorça es troba un mantell rocós de gairebé 3.000 quilòmetres de gruix i, més avall, un nucli extern líquid que envolta un nucli intern sòlid compost principalment per ferro.
Aquestes capes poden moure's a velocitats lleugerament diferents. Els canvis del camp magnètic terrestre ja havien permès observar que el nucli líquid travessa períodes en què accelera durant diverses dècades i altres en què torna a desaccelerar-se.
Quan una part del planeta guanya moment angular, una altra ha de compensar-ho. Si el nucli accelera, el mantell pot reduir lleugerament la seva velocitat de rotació; quan el nucli s'alenteix, l'efecte pot produir-se en sentit contrari.
El fenomen s'assembla, salvant les enormes diferències d'escala, al que passa quan una persona gira sobre si mateixa i acosta o allunya els braços. Canvia com es distribueix el moviment, tot i que el moment angular total del sistema es conservi.
La rotació terrestre també pot variar per altres causes. L'atmosfera, els oceans, les marees i la redistribució de grans masses de gel modifiquen lleugerament com està repartida la massa del planeta. A El Nacional ja hem explicat com el desglaç de Groenlàndia i l'Antàrtida pot contribuir a allargar els dies en desplaçar aigua cap a regions més properes a l'equador.
El nou estudi se centra en un altre tipus de variació, més lenta i vinculada al que passa milers de quilòmetres sota els nostres peus.
Una força gravitatòria des del centre de la Terra
La proposta de Zhang i Dumberry parteix d'una característica important del nucli intern: no és una esfera perfectament uniforme. La seva forma i les irregularitats en la distribució de massa del mantell permeten que existeixi una petita interacció gravitatòria entre ambdues regions.
Quan canvia la velocitat de rotació del nucli intern, també canvia la seva orientació respecte a aquestes irregularitats. Aquesta interacció genera un parell gravitatori capaç de modificar lleugerament la rotació del mantell.
Els investigadors van combinar dades sísmiques sobre el moviment del nucli intern amb models del nucli extern construïts a partir de variacions del camp magnètic terrestre. En reconstruir aquestes forces, van comprovar que l'efecte gravitatori reprodueix bastant bé els canvis de diverses dècades observats en la durada del dia.
No és l'única força en joc. A la frontera entre el nucli extern líquid i el mantell també actuen interaccions electromagnètiques i altres efectes que s'oposen parcialment a l'estrebada gravitatòria.
Segons l'estudi, són els canvis en l'equilibri entre aquestes forces els que expliquen les petites acceleracions i desacceleracions del mantell. A la superfície, tot es tradueix en variacions de tot just uns mil·lisegons en la durada del dia.
Comprendre aquestes zones profundes també ajuda a interpretar altres senyals gravitatoris detectables des de l'exterior. A El Nacional hem explicat, per exemple, com una enorme anomalia gravitatòria de l'oceà Índic està relacionada amb diferències de densitat i moviments en el mantell terrestre.
En ambdós casos, processos que ocorren a enormes profunditats acaben deixant efectes mesurables a la superfície.
El nucli intern podria deformar-se en tot just una dècada
El treball també aporta informació sobre les propietats físiques de la part més profunda del planeta.
Els models suggereixen que el nucli intern pot deformar-se de forma viscosa en escales d'uns deu anys. Encara que sigui sòlid, les enormes temperatures i pressions d'aquesta regió permeten que respongui lentament a les forces que actuen sobre ell.
Això implica que el nucli intern no és una estructura completament immòbil. Pot modificar lleugerament la seva forma i la seva rotació, mentre el nucli extern flueix al seu voltant i el mantell respon a les forces que arriben des de baix.
Els resultats també imposen noves restriccions sobre les propietats del mantell profund. Perquè el model reprodueixi les observacions, determinades regions properes al límit amb el nucli han de presentar valors concrets de densitat, viscositat i conductivitat elèctrica.
Els autors reconeixen que l'explicació depèn de la precisió dels models disponibles sobre la rotació del nucli intern i el moviment del nucli líquid. Noves observacions sísmiques i magnètiques permetran comprovar fins a quin punt la proposta continua encaixant quan hi hagi sèries de dades més llargues.
Res d'això significa que puguem notar que un dia dura més que un altre. Les diferències són massa petites per percebre-les sense instruments de gran precisió.
La seva importància és que aquestes variacions funcionen com un senyal indirecte del que passa en regions que no podem observar directament. Mesurar amb enorme exactitud quant dura un dia pot acabar revelant com es mou la Terra des del seu propi centre.