Por muitos anos, os pesquisadores se perguntaram sobre duas enormes e incomuns características escondidas nas profundezas da Terra. Seu tamanho, forma e comportamento são tão extremos que as ideias tradicionais sobre como o planeta se formou e evoluiu têm dificuldade em explicá-las.
Um estudo recente na Nature Geoscience, liderado pelo geodinamicista da Rutgers, Yoshinori Miyazaki, com uma equipe de colaboradores, apresenta uma nova interpretação que pode finalmente esclarecer as origens dessas estruturas e como elas estão relacionadas à habitabilidade de longo prazo da Terra.
Essas características, chamadas de províncias de baixa velocidade de cisalhamento grandes e zonas de ultra-baixa velocidade, estão localizadas na fronteira entre o manto e o núcleo, a quase 2.900 quilômetros abaixo da superfície. As províncias de baixa velocidade de cisalhamento grandes são enormes massas de rocha densa e extremamente quente, com uma situada sob a África e outra sob o Oceano Pacífico. As zonas de ultra-baixa velocidade se assemelham a camadas finas e parcialmente fundidas que se apegam ao núcleo em manchas semelhantes a poças. Ambas desaceleram fortemente as ondas sísmicas, sugerindo que contêm materiais ou condições diferentes do manto circundante.
“Essas não são peculiaridades aleatórias”, disse Miyazaki, professor assistente no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Rutgers School of Arts and Sciences. “Elas são impressões digitais da história mais antiga da Terra. Se conseguirmos entender por que elas existem, poderemos compreender como nosso planeta se formou e por que se tornou habitável.”
Indícios do Passado do Oceano de Magma da Terra
De acordo com Miyazaki, a Terra já foi envolta em um oceano global de rocha derretida. À medida que esse antigo oceano de magma esfriava, muitos cientistas esperavam que o manto tivesse desenvolvido camadas químicas distintas, semelhante a como o suco congelado se separa em concentrado açucarado e gelo aquoso. No entanto, observações sísmicas não revelam tal estratificação clara. Em vez disso, as províncias de baixa velocidade de cisalhamento e as zonas de ultra-baixa velocidade parecem formar montes complexos e irregulares na base do manto.
“Essa contradição foi o ponto de partida”, disse Miyazaki. “Se começarmos a partir do oceano de magma e fizermos os cálculos, não obtemos o que vemos no manto da Terra hoje. Algo estava faltando.”
Materiais Vazando do Núcleo e uma Camada de Magma Perdida
A equipe de pesquisa sugeriu que o fator faltante é o próprio núcleo. Seu modelo indica que, ao longo de bilhões de anos, elementos como silício e magnésio gradualmente escaparam do núcleo para o manto. Essa mistura teria interrompido a formação de camadas químicas fortes. Também pode explicar a composição incomum das províncias de baixa velocidade de cisalhamento grandes e das zonas de ultra-baixa velocidade, que os cientistas interpretam como os restos resfriados de um “oceano de magma basal” alterados por material derivado do núcleo.
“O que propusemos foi que poderia estar vindo de material vazando do núcleo”, disse Miyazaki. “Se você adicionar o componente do núcleo, isso poderia explicar o que vemos atualmente.”
Como Processos Profundos da Terra Moldam a Habitabilidade Planetária
Miyazaki observou que as implicações vão além da química mineral. As interações entre o manto e o núcleo podem ter influenciado como a Terra liberou calor, como a atividade vulcânica se desenvolveu e até como a atmosfera mudou ao longo do tempo. Essa perspectiva pode ajudar a esclarecer por que a Terra acabou tendo oceanos e vida, enquanto Vênus se tornou extremamente quente e Marte se tornou frio e árido.
“A Terra tem água, vida e uma atmosfera relativamente estável”, disse Miyazaki. “A atmosfera de Vênus é 100 vezes mais densa que a da Terra e é composta principalmente de dióxido de carbono, enquanto Marte tem uma atmosfera muito fina. Não entendemos completamente por que isso acontece. Mas o que acontece dentro de um planeta, ou seja, como ele esfria, como suas camadas evoluem, pode ser parte fundamental da resposta.”
Uma Nova Estrutura para Entender o Interior da Terra
Ao reunir observações sísmicas, física mineral e simulações geodinâmicas, a equipe reinterpretou as províncias de baixa velocidade de cisalhamento grandes e as zonas de ultra-baixa velocidade como registros essenciais de como a Terra se formou. O estudo também sugere que essas características profundas podem ajudar a alimentar hotspots vulcânicos como o Havai e a Islândia, criando uma ligação direta entre o interior da Terra e a superfície.
“Este trabalho é um excelente exemplo de como a combinação de ciência planetária, geodinâmica e física mineral pode nos ajudar a resolver alguns dos mais antigos mistérios da Terra”, disse Jie Deng, da Universidade de Princeton, coautor do estudo. “A ideia de que o profundo manto ainda poderia carregar a memória química das interações precoces entre núcleo e manto abre novas formas de entender a evolução única da Terra.”
Os pesquisadores notaram que cada nova descoberta os aproxima da reconstrução dos primeiros capítulos do planeta. Pedaços de evidência que antes pareciam isolados agora parecem se encaixar em uma história mais coerente.
“Mesmo com muito poucas pistas, estamos começando a construir uma história que faz sentido”, disse Miyazaki. “Este estudo nos dá um pouco mais de certeza sobre como a Terra evoluiu e por que ela é tão especial.”
