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 investigando o fenômeno e monitorando essas oscilações, porque o centro de massa da Terra é um ponto de referência crucial para a navegação de satélites e as medições de elevação.
Uma equipe liderada pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA, no sul da Califórnia, propôs uma maneira de calcular essas variações sazonais com precisão extrema. A técnica e os resultados são detalhados em um novo estudo publicado no Geophysical Journal International. Os autores traçam um retrato vívido do degelo da primavera, dos oceanos em movimento e do ar denso do inverno deslocando enormes cargas superficiais de uma estação para outra.
Este estudo não é a primeira tentativa de determinar o centro de massa da Terra. Ao longo das décadas, cientistas desenvolveram várias técnicas baseadas no espaço para defini-lo e localizá-lo. Mas ele é um alvo em movimento. Se a Terra fosse uma esfera azul rígida, seu centro de massa simplesmente coincidiria com seu centro geométrico. Na realidade, o planeta se desloca e se deforma sob o peso da água, do gelo e do ar. Por causa disso, o centro de massa da Terra oscila continuamente em torno do seu centro geométrico em até vários milímetros.
Qual é a precisão dos métodos existentes para medir a amplitude dessa oscilação? As duas últimas estimativas internacionais, feitas em 2017 e 2023, diferem em 0,27 polegada (7 milímetros), aproximadamente a altura de três moedas de cinco centavos 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 no rastreamento ultrapreciso de satélites.
Impulsionados pela gravidade, os satélites orbitam naturalmente o centro de massa da Terra, como se estivessem presos por fios 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. Na verdade, satélites metálicos densos, lançados em 1976 e 1992, são dedicados exclusivamente a esse objetivo. Parecendo bolas de discoteca de 900 libras (408 quilogramas), os dois Laser Geodynamics Satellites ( LAGEOS 1 e 2) são cobertos por prismas refletores e monitorados com precisão a laser por meio de estações terrestres distribuídas globalmente em mais de 20 países.
No entanto, uma limitação da medição 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 aos dados orbitais de vários satélites em órbita terrestre baixa, fornecendo uma variedade de alvos. E considera como o peso da água e do gelo deforma a crosta terrestre, fazendo com que as estações terrestres acompanhem esse movimento.
A técnica foi desenvolvida por Argus em conjunto com pesquisadores da equipe de determinação de órbitas de satélites do JPL, da University of Nevada, da University of Montana e do Helmholtz Centre for Geosciences, na Alemanha.
“Agora estimamos que a amplitude do movimento do centro de massa da Terra para frente e para trás a cada ano seja cerca de metade do que acreditávamos ser oito anos atrás”, disse Argus. “Nossos resultados sugerem que a massa da água e do ar da Terra que se desloca 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 beneficiarão, em última análise, a cartografia e a navegação — desde a logística do transporte marítimo global até a agricultura de precisão”.
O que eles descobriram
Os autores do estudo acompanharam a oscilação sazonal do centro de massa da Terra e atribuíram sua causa a três categorias: oceanos, atmosfera e água continental (formada 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 da Ásia atinge o máximo de 600 gigatoneladas seis meses depois, em novembro, contribuindo ligeiramente para a oscilação anual.
Entre agosto e outubro, os oceanos aumentam de volume com a água do degelo e da 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 ali ofuscam a perda ou o ganho nos demais 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 maneira e em pequena escala.
Os pesquisadores usaram um modelo desenvolvido pelo European Centre for Medium-Range Weather Forecasts para estimar como as mudanças atmosféricas afetam o centro de massa da Terra ao longo das estações. Eles descobriram que o ar frio, denso e invernal 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 do 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 que mapeiam as flutuações mensais da atração gravitacional da Terra, causadas principalmente pelo movimento da 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 cheia, o puxão gravitacional extra altera a distância até seu satélite gêmeo em uma quantidade pequena, mas mensurável.
A missão GRACE-FO é uma parceria conjunta entre a NASA e o German Research Centre for Geosciences (GFZ). A missão de próxima geração GRACE-Continuity (GRACE-C) tem lançamento previsto para o fim de 2028, para estender o registro de dados da série GRACE, que já dura quase 25 anos.
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Texto de Sally Younger
2026-061