Durante anos, os pesquisadores ficaram intrigados com duas características enormes e incomuns escondidas nas profundezas da Terra. O seu tamanho, forma e comportamento são tão extremos que as ideias tradicionais sobre como o planeta se formou e evoluiu têm dificuldade em explicá-los.
Em um estudo recente Natureza e GeografiaO geodinamicista da Rutgers, Yoshinori Miyazaki, juntamente com uma equipe de colaboradores, apresenta uma nova explicação que pode finalmente esclarecer a origem dessas estruturas e como elas se relacionam com a habitabilidade a longo prazo da Terra.
Estas formações, denominadas grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e regiões de velocidade ultrabaixa, situam-se a cerca de 2.900 quilómetros abaixo da superfície, na fronteira entre o manto e o núcleo. As grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento são enormes massas de rochas densas e extremamente quentes, uma sob a África e outra sob o Oceano Pacífico. As regiões de velocidade ultrabaixa se assemelham a camadas finas e parcialmente fundidas que aderem ao núcleo em manchas semelhantes a pus. Ambas ondas sísmicas fortemente lentas, sugerindo que contêm materiais ou condições diferentes do manto circundante.
“Estas não são esquisitices aleatórias”, disse Miyazaki, professor assistente do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Rutgers School of Arts and Sciences. “São impressões digitais da história mais antiga da Terra. Se compreendermos porque existem, poderemos compreender como o nosso planeta se formou e porque se tornou habitável.”
Os oceanos de magma da Terra são pistas do passado
De acordo com Miyazaki, a Terra já esteve envolta em um oceano global de rocha derretida. À medida que este antigo oceano de magma arrefecia, muitos cientistas esperavam que o manto desenvolvesse camadas químicas distintas, à medida que a seiva congelada se separasse em concentrados de açúcar e gelo aquoso. No entanto, as observações sísmicas não revelam tais estratos claros. Em vez disso, grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e regiões de velocidade ultrabaixa parecem formar pilhas complexas e irregulares sob o manto.
“Esse conflito foi o ponto de partida”, diz Miyazaki. “Se começarmos a partir do oceano de magma e calcularmos, não obteremos o que vemos hoje no manto da Terra. Faltava alguma coisa.”
Vazamento de material original e uma camada de magma há muito perdida
A equipe de pesquisa sugeriu que o próprio fator ausente é a chave. O seu modelo sugere que, ao longo de milhares de milhões de anos, elementos como o silício e o magnésio moveram-se lentamente do núcleo para o manto. Esta mistura irá atrapalhar a formação de fortes camadas químicas. Também pode ser responsável pela composição incomum de grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de velocidade ultrabaixa, que os cientistas interpretam como os restos resfriados de “oceanos de magma basal” modificados por material derivado dos pais.
“O que propusemos é que poderia vir de material que sai do núcleo”, disse Miyazaki. “Se você adicionar o material original, isso pode explicar o que estamos vendo agora”.
Como os processos profundos da Terra moldam a habitabilidade dos planetas
Miyazaki observa que as implicações vão além da química mineral. A interação entre o manto e o núcleo pode afetar a forma como a Terra liberta calor, como a atividade vulcânica se desenvolve e até como a atmosfera muda ao longo do tempo. Esta perspectiva pode ajudar a explicar porque é que a Terra acabou por ter oceanos e vida, enquanto Vénus se tornou extremamente quente e Marte tornou-se frio e árido.
“A Terra tem água, vida e um ambiente relativamente estável”, disse Miyazaki. “Vénus tem uma atmosfera 100 vezes mais espessa que a da Terra e é constituída maioritariamente por dióxido de carbono, e Marte tem uma atmosfera muito fina. Não compreendemos completamente porquê. Mas o que acontece dentro de um planeta, como este arrefece, como as suas camadas evoluem, pode ser uma grande parte da resposta.”
Uma nova estrutura para compreender o interior da Terra
Ao combinar observações sísmicas, física mineral e simulações geodinâmicas, a equipe reconstruiu grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de velocidade ultrabaixa como registros essenciais de como a Terra se formou. A investigação também sugere que estas características profundas podem ajudar a alimentar pontos vulcânicos como o Havai e a Islândia, criando uma ligação direta entre o interior e a superfície da Terra.
“Este trabalho é um grande exemplo de como a combinação da ciência planetária, geodinâmica e física mineral pode ajudar-nos a resolver alguns dos mistérios mais antigos da Terra”, disse Ji Deng, da Universidade de Princeton, co-autor do estudo. “A ideia de que o manto profundo ainda pode conter memórias químicas das primeiras interações núcleo-manto abre novas formas de compreender a evolução única da Terra.”
Os investigadores observam que cada nova descoberta os aproxima da reconstrução do primeiro capítulo do planeta. Pedaços de evidências que antes pareciam desconexos agora parecem se encaixar em uma história mais coerente.
“Mesmo com poucas pistas, estamos começando a construir uma história que faz sentido”, disse Miyazaki. “Este estudo dá-nos um pouco mais de certeza sobre como a Terra evoluiu e porque é tão especial.”
