Esta imagem mostra as divisões entre as camadas da Terra. As antigas regiões rochosas do tamanho de um continente circundam o núcleo externo líquido. Crédito: Laboratório Nacional Lawrence Livermore
Regiões de rochas antigas, distintas e do tamanho de continentes, isoladas desde antes da colisão que criou a Lua, há 4,5 bilhões de anos, existem centenas de quilômetros abaixo da crosta terrestre, oferecendo uma janela para os blocos de construção de nosso planeta, segundo uma nova pesquisa.
O novo estudo do AGU Journal Geochemistry, Geophysics, Geosystems utilizou modelos para rastrear a localização e a origem de amostras de rochas vulcânicas encontradas em todo o mundo em dois continentes sólidos no manto profundo. A nova pesquisa sugere que regiões específicas de rochas gigantes existem há 4,5 bilhões de anos, desde o início da Terra.
Anteriormente, os cientistas teorizavam que continentes separados no manto profundo vinham de placas oceânicas subdivididas. Mas o novo estudo indica que essas regiões distintas podem ter sido formadas a partir de um antigo oceano de magma que se solidificou durante o início da formação da Terra e pode ter sobrevivido ao enorme impacto na criação da Lua.
Determinar a origem das massas revela mais detalhes sobre sua evolução e composição, bem como pistas sobre a história primordial da Terra no início do Sistema Solar, segundo os autores do estudo.
É incrível que essas regiões tenham sobrevivido à maior parte da história vulcânica da Terra relativamente intocada, disse Curtis Williams, geólogo da Universidade da Califórnia, Davis, em Davis, Califórnia, e principal autor do estudo.
Olhando para dentro
O manto é uma camada de rocha que se estende por 2.900 quilômetros (1.802 milhas) no interior da Terra. O núcleo metálico derretido, líquido e metálico da Terra está embaixo do manto. A fronteira núcleo-manto é onde o manto sólido encontra o núcleo líquido metálico.
Os cientistas sabiam de estudos sísmicos passados que havia dois corpos rochosos individuais próximos ao limite do manto. Um corpo sólido de rocha está sob a África e o outro está sob o Oceano Pacífico.
As ondas sísmicas, as vibrações produzidas pelos terremotos, movem-se de maneira diferente por essas massas do que pelo resto do manto, sugerindo que elas têm propriedades físicas distintas do manto ao redor. Mas os geólogos não conseguiram determinar se as ondas sísmicas se moviam de maneira diferente pelos continentes do núcleo do manto devido a diferenças de temperatura, composição ou densidade mineral ou alguma combinação dessas propriedades. Isso significava que eles poderiam apenas fazer hipóteses sobre a origem e a história das massas rochosas separadas.
“Tivemos todas essas medições geoquímicas da superfície da Terra, mas não sabíamos como relacionar essas medições geoquímicas com regiões do interior da Terra. Tínhamos todas essas imagens geofísicas do interior da Terra, mas não sabíamos como relacionar isso com a geoquímica na superfície da Terra ”, disse Williams.
Williams e seus colegas queriam determinar a origem e evolução das massas distintas para aprender mais sobre a composição e o passado da Terra. Para fazer isso, eles precisavam ser capazes de identificar amostras na superfície da Terra com maiores concentrações de material primitivo e depois rastrear essas amostras de volta às suas origens.
Os cientistas costumam colher amostras de rochas de regiões vulcânicas como o Havaí e a Islândia, onde plumas profundas de manto, ou colunas de rocha extremamente quente, sobem das áreas próximas ao núcleo, derretem no manto raso e emergem longe de linhas de falhas tectônicas. Essas amostras são feitas de rocha ígnea criada a partir do resfriamento de lava. Os autores do estudo usaram um banco de dados existente de amostras e também coletaram novas amostras de áreas vulcânicas ativas, como as Ilhas Balleny, na Antártica.
Os geólogos podem medir isótopos específicos em rochas ígneas para aprender mais sobre a origem e evolução da Terra. Alguns isótopos, como o Hélio-3, são primordiais, o que significa que foram criados durante o Big Bang. Rochas próximas à crosta terrestre têm menos isótopos do que rochas mais profundas no subsolo que nunca foram expostas ao ar. Pensa-se que amostras com mais hélio-3 venham de rochas mais primitivas no manto.
Os pesquisadores descobriram que algumas das amostras estudadas tinham mais hélio-3, indicando que elas podem ter vindo de rochas primitivas nas profundezas do manto da Terra.
Os pesquisadores usaram um novo modelo para rastrear como essas amostras primitivas poderiam ter chegado à superfície da Terra a partir do manto. Os modelos geológicos assumem que as plumas se elevam verticalmente das profundezas do manto até a superfície da Terra. Mas as plumas podem sair do curso, desviadas, devido a várias razões. O novo modelo levou em conta essa deflexão da pluma, permitindo que os autores do estudo rastreassem as amostras até as duas massas gigantes próximas ao limite do manto principal.
A combinação das informações isotópicas e o novo modelo permitiu aos pesquisadores determinar a composição das duas massas gigantes e teorizar como elas podem ter se formado.
Compreender a composição de massas rochosas específicas perto dos limites do núcleo do manto ajuda os geólogos a conceber processos antigos de modelagem da Terra que levaram ao manto moderno, de acordo com os autores do estudo.
"É uma estrutura mais robusta para tentar responder a essas perguntas em termos de não fazer essas suposições de material verticalmente ascendente, mas sim para levar em conta o quanto de desvio essas plumas viram", disse Williams.
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