o núcleo interno sólido (Fig. 1) é a parte mais remota e enigmática do nosso planeta, e, ao lado da crosta, é a menor subdivisão “oficial” do interior da Terra. Foi descoberto em 1936 (1), e em 1972 foi estabelecido que era sólido, embora com uma rigidez muito pequena (2-4). Em 1993, tinha sido estabelecido que era cristalina (5)., O núcleo interno é isolado do resto da terra pelo núcleo exterior do fluido de baixa viscosidade, e ele pode girar, balançar, oscilar, precess, oscilar, e até mesmo virar, sendo apenas vagamente restringido pelas conchas circundantes. Sua existência, tamanho e propriedades restringem a temperatura e Mineralogia perto do centro da Terra. Entre suas características anômalas estão baixa rigidez e viscosidade (em comparação com outros sólidos), atenuação global, anisotropia extrema e superrotação (ou deformação; ref. 5–8)., A partir de velocidades sísmicas e abundâncias cósmicas, sabemos que é composto principalmente de cristais de ferro-níquel, e os cristais devem exibir um grande grau de orientação comum. Prevê-se que o núcleo interno tenha condutividade térmica e elétrica muito alta, uma forma não esférica e propriedades dependentes de frequência; também, pode ser parcialmente fundido. Pode ser essencial para a existência do campo magnético e para as inversões de polaridade deste campo (D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price, and M. Gillan, unpublished work)., O congelamento do núcleo interno e a expulsão de impurezas são provavelmente responsáveis por alimentar o geodynamo. No entanto, o núcleo interno representa menos de 1% do volume da terra, e apenas algumas ondas sísmicas chegam até ele e retornam à superfície. O núcleo interno é um pequeno alvo para sismólogos, e as ondas sísmicas são distorcidas ao passar por toda a terra antes de alcançá-la. As condições perto do centro da Terra são tão extremas que tanto teóricos quanto experimentadores têm dificuldade em duplicar seu ambiente., No entanto, tem havido uma recente onda de atividade sobre o núcleo interno por sismólogos, geochemistas, dinâmicos, cientistas de materiais e teóricos de geodínamo. Quase tudo o que se sabe ou se infere sobre o núcleo interno da sismologia ou da inferência indireta é controverso. Nesta edição de PNAS, Ishii e Dziewoński (8) adicionam mais intriga e complicação aos fenômenos próximos ao centro da terra, e sugerem uma história complexa para este pequeno objeto.,

os planetas diferenciam-se à medida que segregam e ganham energia gravitacional. O tempo desta diferenciação é um objetivo de longa data da ciência da Terra (9-13). A estratificação da densidade explica as localizações da crosta, manto e núcleo., O núcleo interno é provavelmente também o resultado da estratificação química, embora o efeito da pressão sobre o ponto de fusão geraria um núcleo interno sólido, mesmo se fosse quimicamente idêntico ao núcleo exterior. Os materiais de baixa densidade são excluídos quando a solidificação é lenta, de modo que o núcleo interno pode ser mais puro e mais denso do que o núcleo exterior. À medida que o núcleo interno cristaliza e o núcleo exterior arrefece, o material mantido em solução e suspensão irá se placa para fora, ou assentar, no limite do núcleo do manto e pode ser incorporado no manto mais baixo., O manto é geralmente tratado como uma camada quimicamente homogênea, mas isso é improvável. Silicatos mais densos, possivelmente ricos em silício e ferro, também gravitam para as partes inferiores do manto. Materiais crustais e de manto raso foram suados para fora da terra à medida que crescia, e alguns aparentemente nunca estavam em equilíbrio com o material do núcleo., O efeito da pressão sobre as propriedades físicas implica que o manto e o núcleo provavelmente estratificados irreversivelmente após a acreção, que apenas as conchas exteriores do manto participam em processos de superfície, tais como vulcanismo e placas tectônicas, e que apenas as camadas mais profundas atualmente interagem com o núcleo.a crosta, manto superior, manto inferior, núcleo e núcleo interno são as subdivisões textuais do interior da Terra. A tomografia sísmica é usada para mapear variações laterais em larga escala nestas grandes subdivisões., Técnicas sísmicas de alta resolução têm sido usadas para descobrir e mapear características de pequena escala no topo e no fundo do núcleo (14-16). As fronteiras clássicas dentro da terra (6) foram todas descobertas no início do século passado. Na década de 1960, as fronteiras internas do manto foram descobertas em profundidades de 400 e 650 km e foram atribuídas a mudanças de fase sólido-sólido (17), em contraste com as outras que são fronteiras químicas ou de solidificação. Mais recentemente, uma provável descontinuidade química foi encontrada no manto (16), e outra foi inferida perto de 900 km (18)., Descontinuidades sísmicas são convencionalmente encontrado pela reflexão e refração de ondas sísmicas, mas, recentemente, fatores como anisotropia, atenuação, dispersão, densidade espectral e estatística decorrelations têm sido usados para encontrar as características mais sutis. A nova região profunda no núcleo interior representa uma mudança no caráter do padrão de anisotropia (8) e pode representar um fenômeno fundamentalmente diferente.

A controvérsia de longa data sobre um empate (100 milhões de anos) vs., uma rápida acreção terrestre (cerca de 1 milhão de anos) parece estar se resolvendo em favor das escalas de tempo mais curtas e de uma origem de alta temperatura. Dados geofísicos requerem rápida acreção da terra e Formação Inicial do núcleo (9). Até recentemente, a rápida acreção tem estado em desacordo com a teoria acrecional e dados isotópicos, mas agora, essas disciplinas também estão favorecendo uma escala de tempo contratada. Uma variedade de isótopos confirmou intervalos de tempo curtos entre a formação do sistema solar e processos de diferenciação planetária (10-13)., Este achado tem a ver com a idade do núcleo interno e sua história de resfriamento.existem três mecanismos bastante diferentes para fazer um núcleo planetário. Na hipótese de acreção homogênea, os silicatos e os metais se agregam, mas, à medida que a terra aquece, os metais pesados se infiltram para baixo, eventualmente formando grandes acumulações densas que se afundam rapidamente em direção ao centro, levando os elementos siderófilos com eles., Na hipótese da acreção heterógena, os condensados refratários (incluindo ferro e níquel) de uma nebulosa de resfriamento começam a formar o núcleo de um planeta antes que a maior parte dos silicatos e voláteis estejam disponíveis. A camada final contribui com condensados e gases de baixa temperatura, incluindo água, a partir dos confins do sistema solar. Finalmente, grandes impactos tardios podem injetar de forma eficiente e rápida seus núcleos metálicos no centro do planeta impactado e desencadear uma separação adicional de ferro do manto. A Lua é um subproduto de um desses impactos tardios., O material no núcleo pode, portanto, ter múltiplas origens e uma história complexa. Outras questões relacionadas ao núcleo interno envolvem sua idade, taxa de crescimento, densidade, temperatura, textura e fontes de energia internas (ref. 8 and 19-21, and D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price, and M. Gillan, unpublished work).o núcleo exterior é geralmente considerado completamente derretido devido à sua baixa viscosidade e incapacidade de transmitir ondas de cisalhamento. No entanto, pode conter mais de 50% de cristais suspensos e ainda se comportar como um fluido., O limite do núcleo interno, então, poderia representar o cruzamento do geotérmico com a curva de fusão (a explicação convencional) ou um limite de compactação onde a densidade de partículas da chorume excede um limiar. É geralmente assumido que o núcleo exterior é homogêneo, inteiramente fluido, e conveta turbulentemente. O núcleo interno também pode conter uma fração substancial de fusão, particularmente se houver um grande intervalo entre o solidus e o liquidus. Também foi proposto que o núcleo interno é um fluido viscoso ou um vidro metálico (19)., Os novos resultados da anisotropia tornam isto improvável. A viscosidade baixa e inferida do núcleo interno significa que ele pode deformar e convectar a partir da influência de tensões de maré e rotação e movimentos do núcleo exterior, bem como a partir de tensões geradas internamente. O núcleo interno é um dos poucos lugares no interior onde se pode esperar ver mudanças em uma escala de tempo humano. Pode apresentar rotação diferencial semirigida em relação ao manto, mas também, e mais provável, deformação plástica ou não. Anisotropia é um indicador de tal deformação ou convecção.,

cristais são anisotrópicos e tendem a ser orientados por sedimentação, congelação, recristalização, deformação e fluxo. Portanto, esperamos que as porções sólidas da Terra sejam anisotrópicas para a propagação de ondas sísmicas e outras propriedades materiais. Apesar destas expectativas, a sismologia prosseguiu e floresceu com a assunção da isotropia até a década de 1960. neste momento, a teoria da anisotropia sísmica foi trabalhada e as observações verificaram as expectativas (ver referências na ref. 6)., No entanto, a maioria dos sismólogos ignorou a anisotropia até muito recentemente no progresso da sismologia. Não só a anisotropia é uma ferramenta útil para determinar a composição, Mineralogia e deformação da sismologia, como os modelos da Terra baseados na isotropia podem estar completamente errados. A anisotropia não é simplesmente uma pequena perturbação para uma terra essencialmente isotrópica. A variação das velocidades das ondas sísmicas em função da Direção Pode ser maior do que as causadas pela temperatura e composição., No caso do núcleo interno (8), as ondas sísmicas penetrantes viajam quase radialmente, então muito pouca informação é extraível, exceto a variação do tempo de viagem com azimute, por exemplo, caminhos equatoriais vs. polares, ou com ondas propagando-se em diferentes direções no plano equatorial. O tamanho da zona de Fresnel também limita a resolução sísmica do núcleo mais interno. Felizmente, cristais de ferro de alta pressão têm uma grande anisotropia (21, 22); caso contrário, pouco poderia ser dito sobre a heterogeneidade ou rotação/deformação do núcleo interno.,a forma e o tecido do núcleo interno são afetados por forças gravitacionais do manto, tensões eletromagnéticas e viscosas do núcleo exterior e tensões de rotação e maré. Estas tensões causam fluxo plástico irreversível, alinhamento cristalino e recristalização. A anisotropia sísmica é um resultado.

O núcleo interno é submetido a uma variedade de tensões externas envolvendo variações nos parâmetros orbitais e rotacionais, marés, rebocadores gravitacionais do manto, arrasto viscoso do núcleo exterior e forças eletromagnéticas., Também pode gerar tensões internas por variações térmicas e químicas, anisotropia e resfriamento, e responder a elas por fluxo poroso, rotação diferencial, convecção, deformação e criação de anisotropia material. A anisotropia também pode se formar congelando o núcleo interno e sedimentação em sua superfície. A heterogeneidade em pequena escala, por exemplo, pode derreter canais ou tecido de exsolução e também pode gerar anisotropia aparente.

a explicação convencional da formação do núcleo interno sólido envolve arrefecimento lento e cristalização., Como a temperatura de fusão aumenta com a pressão, o núcleo solidificará a partir do centro para fora. Mas este efeito também significa que à medida que a pressão aumenta por causa da acreção, o núcleo pode congelar quando a terra atinge um tamanho crítico, a menos que haja uma grande quantidade de sobreaquecimento. Embora saibamos que o campo magnético é antigo e que um núcleo interno sólido e em crescimento pode ser essencial para a sua existência, é possível que eventos catastróficos como o impacto da formação da lua possam ter causado a reforma do núcleo interno uma ou mais vezes., O superaquecimento inicial e o crescimento episódico possivelmente resolverão alguns dos problemas de energia atuais (ref. 20, and D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price, and M. Gillan, unpublished work). Um núcleo interno em crescimento é necessário para alimentar o Dínamo atual, mas o resfriamento rápido pode ter alimentado o Dínamo antigo (D. Gubbin, D. Alfe, G. Masters, D. Price e M. Gillan, trabalhos inéditos). O núcleo interior pode, portanto, ser muito mais jovem do que a Terra. A heterogeneidade e a anisotropia do núcleo interno podem ajudar a limitar a sua história aparentemente complexa.,o núcleo interno tem uma grande variedade de problemas geofísicos, geoquímicos (23), magnéticos e planetários. A anisotropia não é apenas um parâmetro importante com relação à dinâmica do núcleo, mas também torna possível caracterizar e monitorar o núcleo interno. A anisotropia tornou-se uma ferramenta indispensável para os sismólogos, em vez do incómodo que foi considerado. E a perspectiva de encontrar diferenças da próxima vez que olharmos oferece uma excitação incomum na maioria dos esforços de mapeamento rotineiros.