A terra está explodindo sob o noroeste do Pacífico

A descoberta, relatada em avanço da ciênciaMostra uma zona de subducção quebrando-se ativamente em pedaços. As zonas de subducção se formam onde uma placa tectônica é empurrada para baixo de outra e mais profundamente na Terra. Eles são responsáveis ​​por alguns dos maiores terremotos do planeta, poderosas erupções vulcânicas e mudanças de longo prazo nos continentes e nas bacias oceânicas.

No entanto, até agora, os cientistas tiveram muito poucas oportunidades de observar claramente como um destes sistemas gigantescos chega ao fim da sua vida.

Como uma zona de subducção morre?

A subducção é um dos principais processos que remodelam continuamente a superfície da Terra. À medida que uma placa oceânica afunda sob outra placa, o material da crosta desce para o manto, a camada quente abaixo da crosta terrestre.

Estes sistemas podem permanecer activos durante milhões de anos, mas não podem continuar indefinidamente. Caso contrário, os continentes acabariam por se acumular, os oceanos desapareceriam e grande parte da história geológica da Terra seria apagada.

Isto coloca uma questão fundamental aos geólogos: o que exatamente faz com que uma zona de subducção madura pare?

“Iniciar uma zona de subducção é como tentar empurrar um trem para cima – é preciso um esforço enorme”, disse Brandon Shook, geólogo da Universidade Estadual da Louisiana e principal autor do estudo. “Mas uma vez que começa a andar, é como se um trem estivesse descendo uma ladeira, impossível de parar. É preciso algo dramático para acabar com isso – basicamente, um acidente de trem.”

Os cientistas podem agora estar a observar esse processo a espalhar-se por Cascadia.

Uma placa tectônica está quebrando sob Cascadia

Ao largo da Ilha de Vancouver, as placas Juan de Fuca e Explorer estão lentamente sendo empurradas para baixo da Placa Norte-Americana. A região faz parte da Zona de Subdução de Cascadia, uma enorme fronteira tectônica que se estende ao longo do noroeste do Pacífico.

Os pesquisadores combinaram registros detalhados de terremotos com imagens de reflexão sísmica para observar as profundezas do fundo do oceano. Essa técnica funciona como o ultrassom médico. Os cientistas enviam ondas sonoras para a Terra e medem como essas ondas retornam de várias estruturas subterrâneas.

As medições sísmicas vieram do 2021 Cascadia Seismic Imaging Experiment (CASIE21), financiado pela NSF, durante o qual pesquisadores a bordo de um navio enviaram ondas sonoras para o fundo do oceano. Um streamer de 15 quilômetros de comprimento transportando dispositivos de escuta subaquáticos gravou os sinais de retorno.

Ao analisar esses ecos, os cientistas criaram imagens detalhadas das estruturas escondidas sob o fundo do oceano. O que foi revelado foi chocante: grandes falhas e fraturas cortando a placa que afundava, incluindo áreas onde a placa parece estar se rompendo ativamente.

“Esta é a primeira vez que temos uma imagem clara de uma zona de subducção que está em processo de extinção”, disse Shook. “Em vez de se soltar de uma só vez, a placa se quebra pedaço por pedaço, criando microplacas menores e novos limites. Então, em vez de um grande acidente de trem, é como assistir a um trem descarrilar lentamente, um vagão de cada vez.”

Incisão de 75 quilômetros através da placa

Os pesquisadores identificaram várias lágrimas fluindo pela placa oceânica. Uma característica particularmente dramática inclui um enorme deslocamento onde parte da laje caiu cerca de cinco quilómetros.

“Há uma falha enorme que está quebrando ativamente a placa”, explicou Shook. “Ainda não está 100% quebrado, mas está perto.”

A atividade do terremoto fornece outra pista sobre o que está acontecendo.

Os terremotos continuam a ocorrer em algumas partes deste rio, que se estende por cerca de 75 quilômetros, enquanto outras partes tornaram-se excepcionalmente calmas. Essa diferença é importante porque os terremotos ocorrem quando blocos de rocha conectados desenvolvem tensão e mudam repentinamente.

“Quando um pedaço se quebra completamente, ele não produz mais um terremoto porque as rochas não ficam mais grudadas”, disse ele.

Portanto, a ausência de terremotos ao longo da porção do rifte sugere que uma porção da placa já se separou. Segundo os pesquisadores, essa área isolada está se expandindo gradativamente.

A crosta terrestre pode quebrar-se em pedaços

Em vez de falhar num evento importante, a zona de subducção parece fechar-se através de uma série de pequenas rupturas.

Os pesquisadores descrevem esse processo como uma terminação “dinâmica” ou “fragmentada”. Diferentes segmentos se separam em momentos diferentes, destruindo gradualmente o sistema tectônico maior.

Os limites de transformação desempenham um papel importante. Estas são falhas onde partes da crosta terrestre se movem umas sobre as outras. Nesse cenário, podem atuar quase como uma tesoura geológica, cortando a placa e ajudando a separar peças individuais.

Uma vez separada uma peça, ela pode formar uma microplaca. Uma microplaca é essencialmente um pequeno pedaço da casca externa rígida da Terra que se move de forma um tanto independente das principais placas tectônicas que a rodeiam.

Entretanto, partes próximas da placa maior podem continuar a afundar.

À medida que mais peças se afastam, a placa restante perde alguma força para baixo, permitindo que a subducção continue. Shook compara o processo à remoção de vagões de um trem desgovernado. Eventualmente, não restam sistemas suficientes para continuar da mesma maneira.

A desintegração de cada segmento individual pode levar vários milhões de anos. Contudo, tomados em conjunto, estes episódios podem eventualmente obliterar toda a zona de subducção.

Antigos mistérios tectônicos começam a ser compreendidos

A descoberta pode ajudar a explicar enigmas geológicos observados em outras partes do mundo.

Os cientistas encontraram sequências incomuns de fragmentos de placas descartadas e rochas vulcânicas que parecem registrar os estágios finais de um antigo sistema de subducção. Até agora, os investigadores tinham provas de que estes sistemas tinham falhado, mas pouca informação direta sobre como este processo se desenrolou.

Um exemplo importante pode ser encontrado na Baixa Califórnia.

Lá, os geólogos identificaram microplacas fossilizadas deixadas pela Placa Farallon, uma enorme placa oceânica antiga que já cobriu uma grande parte do leste do Pacífico.

Esses fragmentos há muito sugerem que a Placa Farallon não desapareceu num único evento. As observações de Cascadia oferecem agora uma possível explicação sobre como tais remanescentes se formam.

Em vez de entrar em colapso de uma só vez, uma zona de subducção moribunda pode desfazer-se lentamente, deixando pequenos fragmentos de placas espalhados como evidência geológica.

A ruptura de placas pode causar alterações vulcânicas

Esta perturbação também pode mudar o que acontece abaixo da superfície da Terra.

Quando um pedaço de uma placa afundada se separa, pode formar-se um buraco denominado “janela de laje”. Essa lacuna permite que o material quente do manto suba em direção à superfície.

Esse material ascendente pode alterar a produção de magma e potencialmente contribuir para episódios de atividade vulcânica.

À medida que o rifteamento continua, os limites tectônicos podem mudar, microplacas adicionais podem se formar e diferentes partes do sistema de subducção podem fechar em momentos diferentes.

“É um colapso progressivo, um episódio de cada vez”, disse Shook. “E isto combina muito bem com o que vemos no registo geológico, onde as rochas vulcânicas ficam mais jovens ou mais velhas numa sequência que reflete esta decomposição passo a passo”.

A ligação entre as observações modernas e as rochas antigas dá aos investigadores uma nova forma de interpretar os restos dos limites das placas há muito desaparecidos.

O que isso significa para o terremoto Cascadia

As descobertas também levantam uma questão importante para o noroeste do Pacífico: poderão estas lágrimas recentemente identificadas influenciar futuros terramotos?

Os pesquisadores agora querem entender se um grande terremoto poderia fazer com que a placa continuasse a quebrar ou se partes danificadas da placa poderiam mudar o caminho da ruptura.

A ruptura é um movimento rápido ao longo de uma falha que produz terremotos. A distância que uma fissura percorre e as estruturas que encontra ao longo do caminho podem influenciar fortemente o tamanho e o comportamento de um terremoto.

Por enquanto, os pesquisadores enfatizam que esta descoberta não altera significativamente o risco de terremoto em Cascadia em escalas de tempo humanas.

A região ainda é capaz de produzir grandes terremotos e tsunamis. O desgaste observado no fundo do mar não se desenrola ao longo de décadas ou séculos, mas ao longo de milhões de anos.

No entanto, adicionar estas estruturas recém-descobertas aos modelos de terremotos poderia, em última análise, melhorar a compreensão dos cientistas sobre como as rupturas podem se comportar no futuro.

Para os geólogos, Cascadia oferece algo ainda mais raro: a oportunidade de observar o desmantelamento lento de um dos grandes sistemas tectónicos da Terra, uma peça de cada vez.