A história da Terra está registrada em suas placas tectônicas. Ao longo de milhares de milhões de anos, os seus movimentos moldaram continentes, abriram oceanos e criaram climas e ambientes que permitiram que a vida surgisse e florescesse.
No entanto, uma questão fundamental permanece sem solução. Quando essas placas começaram a se mover? A camada exterior da Terra começou a migrar depois da formação do planeta, há 4,5 mil milhões de anos, ou o processo começou muito mais tarde?
Um novo estudo realizado por geólogos de Harvard fornece uma resposta mais clara. Publicado em 19 de março ciênciaO estudo fornece a primeira evidência direta do movimento das placas que remonta a 3,5 bilhões de anos. As descobertas mostram que os primeiros movimentos das placas, mesmo que diferentes dos sistemas atuais, desempenharam um papel na formação do jovem planeta.
“Muitas idades foram propostas para o período”, disse o autor principal Alec Brenner, PhD ’24, que liderou o estudo no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias (EPS) da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências Kenneth C. Griffin da Universidade de Harvard. “Com este estudo, pudemos dizer que há três mil milhões e meio de anos, podemos ver as placas a mover-se na superfície da Terra.”
Rochas antigas revelam a primeira Terra em movimento
A descoberta vem de algumas das rochas bem preservadas mais antigas do mundo, encontradas no Cráton Pilbara, na Austrália Ocidental. Essas rochas foram formadas durante o Éon Arqueano, uma época em que existia vida microbiana precoce e o planeta sofria impactos frequentes do espaço.
A região também preserva algumas das primeiras evidências de vida, incluindo estromatólitos e formações microbialíticas criadas por organismos unicelulares, como as cianobactérias.
A equipe de pesquisa, liderada por Roger Fu, professor de Ciências da Terra e Planetárias na Universidade de Harvard, estuda Pilbara Oriental desde 2017. Fu é especialista em paleomagnetismo, que usa registros do campo magnético da Terra preservados em rochas para reconstruir o passado do planeta. Em trabalhos anteriores, o grupo também identificou sinais do impacto de um antigo meteorito no mesmo local.
Usando o magnetismo antigo como GPS geológico
O paleomagnetismo permite aos cientistas não apenas estudar o campo magnético da Terra, mas também rastrear como pedaços da crosta se moveram ao longo do tempo. Minúsculos sinais magnéticos presos dentro dos grãos minerais agem como um registro de onde as rochas se formaram no planeta.
Ao analisar estes sinais, os investigadores podem determinar a orientação e a latitude das rochas quando se formaram, transformando-as efetivamente numa espécie de GPS antigo.
“Quase tudo que é único na Terra tem algo a ver com as placas tectônicas em algum nível”, diz Fu. “Em algum momento, a Terra passou de nada de especial, outro planeta com elementos semelhantes ao Sistema Solar, para algo muito especial. Uma suspeita muito forte é que as placas tectônicas levaram a Terra a seguir esse caminho divergente.”
Análise de rochas maciças revela deriva de placas
Para investigar, a equipe estudou mais de 900 amostras de rochas de mais de 100 locais em uma área conhecida como Cúpula do Pólo Norte.
Eles perfuram “núcleos” cilíndricos da rocha usando ferramentas especiais, registrando cuidadosamente a posição de cada amostra com ferramentas que incluem uma bússola e um goniômetro (um instrumento para medir ângulos).
De volta ao laboratório, os núcleos foram cortados em seções finas e analisados com um magnetômetro altamente sensível, capaz de detectar sinais muito mais fracos do que a agulha de uma bússola. As amostras foram gradualmente aquecidas a temperaturas de até 590 °C para isolar sinais magnéticos de diferentes períodos de sua história. A análise completa levou cerca de dois anos.
“Fizemos uma grande aposta”, diz Brenner, agora pós-doutorado em Yale. “Leva anos para desmagnetizar milhares de núcleos. E cara, valeu a pena! Esses resultados foram além dos nossos sonhos mais loucos.”
Evidência de movimento há 3,5 bilhões de anos
Nos minerais magnéticos, o alinhamento dos elétrons atua como uma bússola em miniatura apontando para os pólos magnéticos da Terra. Este alinhamento também revela onde o planeta estava localizado no planeta quando se formou, juntamente com a sua latitude.
Examinando rochas que abrangem cerca de 30 milhões de anos, há 3,5 mil milhões de anos, os investigadores descobriram que parte da região de East Pilbara mudou de 53 graus para 77 graus de latitude – um desvio de dezenas de centímetros anualmente ao longo de vários milhões de anos – e girou mais de 90 graus no sentido horário. (Como os pólos magnéticos por vezes invertem, permanece incerto se este movimento ocorreu no hemisfério norte ou no hemisfério sul.) Após cerca de 10 milhões de anos, o movimento abrandou e acabou por estabilizar.
Para efeito de comparação, a equipe analisou rochas do Barberton Greenstone Belt, na África do Sul. Estudos anteriores mostraram que esta região estava mais próxima do equador e permaneceu principalmente estacionária durante o mesmo período. Isto sugere que diferentes partes da crosta terrestre se moviam de maneiras distintas.
Hoje, as placas tectônicas ainda se movem, embora lentamente. Por exemplo, as placas da América do Norte e da Eurásia estão se afastando cerca de 2,5 centímetros ou 1 polegada por ano.
Repensando como as placas tectônicas começaram
Os cientistas ainda estão tentando determinar exatamente quando e como a Terra desenvolveu seu moderno sistema de placas tectônicas, conhecido como “tampas ativas”. Algumas teorias propõem que a Terra primitiva tinha uma “tampa estacionária” (uma placa global contínua), uma “tampa epóctica” (placas que se moviam lentamente) ou uma “tampa episódica” (placas que se moviam esporadicamente).
Este estudo refuta a ideia de uma tampa estacionária, mostrando que a superfície da Terra já estava dividida em fragmentos móveis. No entanto, ainda não distingue qual tipo de comportamento inicial da placa foi dominante. Mais pesquisas estão em andamento para abordar esta questão.
“Estamos a observar o movimento das placas tectónicas, o que exige que exista uma fronteira entre essas placas e que a litosfera não seja uma concha grande e contínua à volta do globo, como muitas pessoas argumentaram anteriormente”, disse Brenner. “Em vez disso, foi dividido em diferentes peças que podiam se mover umas em relação às outras.”
Primeira inversão magnética detectada
Os investigadores também identificaram a primeira inversão geomagnética conhecida, um processo no qual o campo magnético da Terra se inverte de modo que uma bússola aponta para sul em vez de norte.
Acredita-se que esta inversão seja impulsionada pela “ação do dínamo” do ferro fundido que circula no núcleo da Terra, gerando correntes elétricas e campos magnéticos. A reversão mais recente ocorreu há cerca de 780.000 anos.
Segundo Fu, as novas descobertas sugerem que tais inversões ocorreram há cerca de 3,5 mil milhões de anos. “Isto por si só não é conclusivo, mas sugere que o dínamo estava num regime ligeiramente diferente do que é hoje”, disse ele.
