Pela primeira vez, pesquisadores da ETH Zurich conseguiram explicar completamente as várias causas do movimento polar de longo prazo na modelagem mais abrangente até o momento, usando métodos de IA. Seu modelo e suas observações mostram que as mudanças climáticas e o aquecimento global terão uma influência maior na velocidade de rotação da Terra do que o efeito da lua, que determinou o aumento da duração do dia por bilhões de anos.

A mudança climática está fazendo com que as massas de gelo na Groenlândia e na Antártida derretam. A água das regiões polares está fluindo para os oceanos do mundo — e especialmente para a região equatorial.

"Isso significa que uma mudança na massa está ocorrendo, e isso está afetando a rotação da Terra", explica Benedikt Soja, professor de Geodésia Espacial no Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Geomática da ETH Zurique.

"É como quando uma patinadora artística faz uma pirueta, primeiro segurando os braços perto do corpo e depois esticando-os", diz Soja. A rotação inicialmente rápida se torna mais lenta porque as massas se afastam do eixo de rotação, aumentando a inércia física.

Em física, falamos da lei da conservação do momento angular, e essa mesma lei também governa a rotação da Terra. Se a Terra gira mais lentamente, os dias ficam mais longos. A mudança climática, portanto, também está alterando a duração do dia na Terra, embora apenas minimamente.

Os pesquisadores do ETH do grupo de Soja publicaram dois novos estudos nas revistas Nature Geoscience e Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) sobre como as mudanças climáticas afetam o movimento polar e a duração do dia.

No estudo do PNAS , os pesquisadores da ETH Zurich mostram que a mudança climática também está aumentando a duração do dia em alguns milissegundos, dos atuais 86.400 segundos. Isso ocorre porque a água está fluindo dos polos para latitudes mais baixas e, portanto, diminuindo a velocidade de rotação.

Outra causa dessa desaceleração é o atrito das marés, que é desencadeado pela lua. No entanto, o novo estudo chega a uma conclusão surpreendente: se os humanos continuarem a emitir mais gases de efeito estufa e a Terra se aquecer de acordo, isso acabaria tendo uma influência maior na velocidade de rotação da Terra do que o efeito da lua, que determinou o aumento da duração do dia por bilhões de anos.

"Nós, humanos, temos um impacto maior em nosso planeta do que imaginamos", conclui Soja, "e isso naturalmente coloca grande responsabilidade sobre nós pelo futuro do nosso planeta".

No entanto, mudanças na massa na superfície da Terra e em seu interior causadas pelo derretimento do gelo não mudam apenas a velocidade de rotação da Terra e a duração do dia: como os pesquisadores mostram na Nature Geoscience , elas também alteram o eixo de rotação. Isso significa que os pontos onde o eixo de rotação realmente encontra a superfície da Terra se movem.

Pesquisadores podem observar esse movimento polar, que, em um período de tempo mais longo, chega a cerca de dez metros por cem anos. Não é apenas o derretimento das camadas de gelo que desempenha um papel aqui, mas também movimentos que ocorrem no interior da Terra.

Nas profundezas do manto da Terra, onde a rocha se torna viscosa devido à alta pressão , deslocamentos ocorrem por longos períodos de tempo. E também há fluxos de calor no metal líquido do núcleo externo da Terra, que são responsáveis por gerar o campo magnético da Terra e levar a mudanças na massa.

Na modelagem mais abrangente até o momento, Soja e sua equipe mostraram como o movimento polar resulta de processos individuais no núcleo, no manto e do clima na superfície.

"Pela primeira vez, apresentamos uma explicação completa para as causas do movimento polar de longo período", diz Mostafa Kiani Shahvandi, um dos alunos de doutorado de Soja e autor principal do estudo. "Em outras palavras, agora sabemos por que e como o eixo de rotação da Terra se move em relação à crosta terrestre."

Uma descoberta em particular que se destaca em seu estudo é que os processos na Terra e na Terra são interconectados e influenciam uns aos outros. "A mudança climática está fazendo com que o eixo de rotação da Terra se mova, e parece que o feedback da conservação do momento angular também está mudando a dinâmica do núcleo da Terra", explica Soja.

Kiani Shahvandi acrescenta: "As mudanças climáticas em andamento podem, portanto, estar afetando processos nas profundezas da Terra e ter um alcance maior do que se supunha anteriormente." No entanto, há poucos motivos para preocupação, pois esses efeitos são menores e é improvável que representem um risco.

Para seu estudo sobre movimento polar, os pesquisadores usaram o que é conhecido como redes neurais informadas pela física. Esses são novos métodos de inteligência artificial (IA) nos quais os pesquisadores aplicam as leis e os princípios da física para desenvolver algoritmos particularmente poderosos e confiáveis para aprendizado de máquina. Kiani Shahvandi recebeu apoio de Siddhartha Mishra, Professor de Matemática na ETH Zurich.

Os algoritmos que Kiani Shahvandi desenvolveu tornaram possível pela primeira vez registrar todos os diferentes efeitos na superfície da Terra, em seu manto e em seu núcleo, e modelar suas possíveis interações. O resultado dos cálculos mostra como os polos rotacionais da Terra se moveram desde 1900. Esses valores do modelo estão em excelente concordância com os dados reais fornecidos por observações astronômicas no passado e por satélites nos últimos trinta anos, o que significa que eles também permitem previsões para o futuro.

"Mesmo que a rotação da Terra esteja mudando apenas lentamente, esse efeito tem que ser levado em conta ao navegar no espaço — por exemplo, ao enviar uma sonda espacial para pousar em outro planeta", diz Soja. Mesmo um pequeno desvio de apenas um centímetro na Terra pode crescer para um desvio de centenas de metros nas enormes distâncias envolvidas.

"Caso contrário, não será possível pousar em uma cratera específica em Marte", diz ele.