NASA descobre que centro de massa da Terra se desloca menos do que se estimava

Pesquisa liderada pelo Laboratório de Propulsão a Jato mostra que a redistribuição sazonal de massas desloca o geocentro em vários milímetros e que o movimento anual é cerca de metade do estimado anteriormente; descoberta tem implicações para satélites, navegação e mapeamento de precisão

Um estudo liderado por cientistas do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, na Califórnia, revelou como a redistribuição sazonal de água, gelo e ar desloca o centro de massa da Terra em relação ao seu centro geométrico. A pesquisa, publicada na revista Geophysical Journal International, indica que o movimento anual do geocentro é cerca de metade do estimado há oito anos.

A Terra não é uma esfera rígida e homogênea. A acumulação de neve, as chuvas, o deslocamento de água entre continentes e oceanos, a perda de gelo e as variações na atmosfera redistribuem grandes quantidades de massa ao longo do ano. Esse processo faz com que o geocentro — ponto que representa o centro de massa do planeta — se desloque em relação ao centro geométrico, definido como o ponto central de uma esfera ideal. O centro de massa, por sua vez, varia conforme a distribuição do peso de tudo o que compõe a Terra.

Esses deslocamentos chegam a vários milímetros. Embora sejam imperceptíveis no cotidiano, são relevantes para instrumentos que determinam posições com elevada precisão, incluindo sistemas de navegação por satélite, técnicas de mapeamento e medições de altitude.

Incerteza reduzida pela metade

Segundo a NASA, duas estimativas internacionais, realizadas em 2017 e 2023, apresentaram uma diferença de sete milímetros — uma margem próxima à própria magnitude do fenômeno que buscavam medir. Diante disso, a equipe liderada pelo geocientista Donald Argus, do JPL, desenvolveu um método para reduzir a incerteza.

“Agora calculamos que o deslocamento anual do centro de massa da Terra é cerca da metade do que acreditávamos há oito anos”, afirmou Argus. Segundo o pesquisador, os resultados indicam que o volume de água e ar que se desloca entre os hemisférios é menor do que se estimava anteriormente.

Neve, chuvas e monções

A pesquisa agrupou as principais causas da oscilação anual em três categorias: oceanos, atmosfera e água continental — que inclui geleiras, neve, rios, lagos, umidade do solo e reservas subterrâneas.

Um dos movimentos mais claros ocorre em março, quando a acumulação de neve na América do Norte e na Eurásia atinge seu máximo. Essa massa adicional de água congelada desloca o centro de massa da Terra cerca de 3 milímetros em direção ao Polo Norte.

O padrão se altera nas semanas seguintes. Em abril, a quantidade de água associada às chuvas na Bacia Amazônica atinge um máximo estimado de 2.400 gigatoneladas. Uma gigatonelada corresponde a 1 bilhão de toneladas. Esse aumento de massa desloca o geocentro cerca de 2,2 milímetros em direção à América do Sul.

As chuvas de monção no sudeste asiático também contribuem para o ciclo. Em novembro, a água associada ao fenômeno chega a cerca de 600 gigatoneladas na região, acrescentando outro componente à oscilação anual.

O Oceano Pacífico, devido à sua extensão, também exerce influência significativa nessa dinâmica. Entre agosto e outubro, a água proveniente do degelo e das chuvas eleva o nível do mar em diferentes áreas oceânicas, contribuindo para um deslocamento do centro de massa em direção ao Pacífico Sul.

Os pesquisadores observaram que as variações de massa no Pacífico superam as registradas em outras bacias oceânicas. Os mares Mediterrâneo, Vermelho, do Norte, Báltico e de Barents também influenciam o movimento, embora em menor escala.

O papel do ar frio

A atmosfera também contribui para o deslocamento do centro de massa. O ar frio é mais denso do que o ar quente e, por isso, concentra mais massa nas regiões onde se acumula durante o inverno.

Com base em um modelo do Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo, os pesquisadores estimaram os efeitos dessas variações atmosféricas. Os cálculos indicam que o ar frio e mais denso do inverno contribui para deslocar o centro de massa sobre regiões da Arábia, da Ásia e do norte da África próximo de 21 de dezembro. Um padrão semelhante ocorre por volta de 21 de junho sobre a América do Sul e a África Austral.

“Embora esses movimentos possam parecer insignificantes, o nosso mundo moderno depende de medições de posicionamento extremamente precisas”, afirmou Felix Landerer, coautor do estudo e pesquisador do JPL.

Segundo Landerer, uma compreensão mais precisa dos processos que alteram os sistemas de referência pode contribuir para aprimorar a cartografia e a navegação, com aplicações que incluem a logística marítima e a agricultura de precisão.

Satélites a laser e GPS

Para determinar a posição do geocentro, os cientistas combinaram dados de diferentes sistemas de observação. Entre as principais ferramentas estão os satélites LAGEOS 1 e LAGEOS 2, lançados em 1976 e 1992, respectivamente.

Os dois satélites possuem refletores que permitem medir, por meio de lasers, a distância até estações terrestres distribuídas em mais de 20 países. Como os satélites orbitam em torno do centro de massa da Terra devido à gravidade, pequenas alterações nas distâncias medidas podem indicar mudanças na posição do geocentro.

O novo método também incorporou dados de GPS e observações orbitais de diversos satélites de baixa órbita. Os pesquisadores consideraram ainda um fator que poderia interferir nos cálculos: o peso da água e do gelo deforma a crosta terrestre e desloca ligeiramente as estações utilizadas nas medições.

Os resultados foram comparados com observações da missão Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On (GRACE-FO), formada por dois satélites lançados em 2018. A missão detecta variações mensais no campo gravitacional da Terra, que refletem principalmente o deslocamento de grandes massas de água.

O estudo contribui para o aperfeiçoamento dos sistemas de referência utilizados para medir a posição de um planeta cuja distribuição de massa está em constante movimento.