O zi pe Pământ nu durează mereu exact la fel. De-a lungul deceniilor, se lungește sau se scurtează cu câteva milisecunde. Doi geofizicieni canadieni arată că principalul responsabil este atracția gravitațională dintre nucleul interior al planetei și mantaua care îl înconjoară.

Rotația Pământului nu este perfect regulată. Vânturile și curenții oceanici o modifică de la un anotimp la altul, iar frecarea produsă de mareele lunare lungește zilele foarte încet, pe parcursul a milioane de ani. Există însă și o variație intermediară: în decurs de câteva decenii, durata zilei crește și scade cu câteva milisecunde.

Geofizicienii știu de aproximativ 30 de ani că această variație vine din adâncul planetei. Metalul lichid din nucleul exterior se rotește uneori mai repede, alteori mai încet. Pentru că momentul cinetic total al Pământului rămâne constant, mantaua compensează. Când nucleul accelerează, mantaua încetinește, iar scoarța, care se sprijină pe manta, face o rotație completă puțin mai lent. Nu se știa însă prin ce mecanism își transmit nucleul și mantaua această mișcare peste granița care le separă, aflată la aproximativ 2.900 de kilometri adâncime.

Trei candidați pentru un singur efect

Frecarea simplă dintre nucleu și manta este prea slabă ca să explice fenomenul. Au rămas trei ipoteze. Prima: forțe electromagnetice, pentru că nucleul lichid conduce electricitatea și se mișcă într-un câmp magnetic. A doua: presiunea exercitată de curgerea metalului lichid pe denivelările de la baza mantalei. A treia: gravitația, prin atracția dintre nucleul interior solid și regiunile mai dense din manta.

Huifeng Zhang, doctorand în fizică, și profesorul Mathieu Dumberry au construit un model care calculează efectul fiecăreia dintre aceste forțe. Au folosit reconstituiri ale rotației nucleului interior obținute din unde seismice și modele ale curgerii nucleului exterior deduse din schimbările câmpului magnetic. Rezultatele le-au comparat cu măsurătorile duratei zilei din 1964 până în 2019.

O luptă între forțe opuse

Modelul s-a potrivit cel mai bine cu observațiile atunci când forța principală a fost gravitația. Nucleul interior nu este o sferă perfectă, ci are o formă ușor alungită. Gravitația tinde să-i țină axa lungă aliniată cu zonele mai dense din manta. Curgerile din metalul lichid îl rotesc însă puțin spre est sau spre vest. Când nucleul iese din aliniere, gravitația îl trage înapoi și, în același timp, trage și de manta.

Celelalte două forțe acționează în sens opus și frânează variațiile. „Faptul că forța gravitațională explică relativ ușor variațiile multidecenale ale duratei zilei sugerează că ea este principalul lor motor”, scriu autorii în studiu. Forțele electromagnetice și cele produse de denivelări „par să acționeze mai ales ca să se opună acestor variații, nu ca să le provoace”. Nici cercetătorii nu se așteptau la acest rezultat. „Înainte să obținem rezultatul, nu știam că forțele se opun una alteia”, a declarat Zhang pentru Nature.

Reconstituirea arată că nucleul interior oscilează față de manta cu aproximativ 2,35 grade și că sensul rotației lui s-a inversat în jurul anului 2010. Curgerile din nucleul lichid par să fi alternat între două stări, centrate în jurul anilor 1967 și 2002. Împreună, aceste două etape ar forma un ciclu de aproximativ 70 de ani.

Ce spune durata zilei despre adâncul Pământului

Pentru ca modelul să se potrivească cu observațiile, nucleul interior nu poate fi complet rigid. Suprafața lui neregulată trebuie să se deformeze treptat, în câțiva ani sau câteva decenii, cel mai probabil în opt până la zece ani. Asta înseamnă că partea exterioară a nucleului interior ar putea fi mai moale decât se credea.

Calculele oferă indicii și despre baza mantalei. Denivelările gravitaționale ale graniței dintre nucleu și manta ar avea doar în jur de 30–80 de metri. Rezultatele susțin și ideea că uriașele structuri de sub Africa și Oceanul Pacific, cât niște continente, sunt formate din material mai fierbinte, dar și mai dens chimic decât rocile din jur. Cele două efecte s-ar anula aproape complet, astfel că structurile nici nu se scufundă, nici nu se ridică. Dacă frâna vine în mare parte din forțele electromagnetice, la baza mantalei ar trebui să existe și un strat conductor, bogat în fier, gros de circa doi kilometri.

Care sunt limitele modelului

Autorii avertizează că rezultatele depind de reconstituiri ale mișcărilor din nucleu care au încă incertitudini mari. În funcție de modelul de curgere folosit, unele estimări ale forțelor s-au schimbat cu până la 30%. Analiza explică bine variațiile lente, de ordinul deceniilor, dar mai slab pe cele de 10–30 de ani, unde ar putea interveni procese pe care modelele actuale nu le surprind. Nici ciclul de 70 de ani nu e sigur. Înregistrările magnetice de dinainte de mijlocul secolului XX nu sunt suficient de detaliate ca să arate dacă tiparul s-a mai repetat.

Variațiile de câteva milisecunde ale duratei zilei par să fie produse în principal de atracția gravitațională dintre nucleul interior și manta, iar alte forțe de la granița lor le frânează. Studiul arată că măsurătorile făcute la suprafață pot spune ceva despre regiuni din interiorul Pământului care nu pot fi observate direct.

---

Sursă: Huifeng Zhang, Mathieu Dumberry (Department of Physics, University of Alberta, Canada) — Gravitational torque drives multidecadal variations in length of day, Nature, septembrie 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10999-2