Nova prova de que as placas tectônicas da Terra passaram recentemente por uma mudança fundamental

26 de julho de 2023

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pela Universidade de Copenhague

A Terra é verdadeiramente única entre os planetas do nosso sistema solar. Possui vastos oceanos de água e vida abundante. Mas a Terra também é única porque é o único planeta com placas tectónicas, que moldaram a sua geologia, clima e possivelmente influenciaram a evolução da vida.

As placas tectônicas descrevem o movimento e a interação das placas tectônicas na superfície da Terra. Este movimento é impulsionado pelo movimento muito lento do manto da Terra, chamado convecção, que transporta o calor do interior para a superfície do nosso planeta.

Os investigadores acreditam que a convecção no manto, que começou pouco depois da formação da Terra, há 4,5 mil milhões de anos, ocorre à escala de todo o manto. Assim, quando as placas colidem na superfície da Terra, uma delas cede e afunda no manto quente e termina numa espécie de cemitério de placas no topo do núcleo metálico da Terra.

No entanto, um novo estudo da Universidade de Copenhaga publicado na revista Nature sugere que este estilo de placas tectónicas pode ser uma característica mais recente da história geológica da Terra.

"Os nossos novos resultados sugerem que durante a maior parte da história da Terra, a convecção no manto foi estratificada em duas camadas distintas, nomeadamente regiões do manto superior e inferior que estavam isoladas uma da outra," afirma Zhengbin Deng, antigo professor assistente na Universidade de Copenhaga e primeiro autor do novo estudo.

A transição entre o manto superior e inferior ocorre cerca de 660 km abaixo da superfície da Terra. Nesta profundidade certos minerais passam por uma transição de fase. Deng e colegas acreditam que esta transição de fase pode ser a razão pela qual as regiões do manto superior e inferior permaneceram praticamente isoladas.

"Nossas descobertas indicam que, no passado, a reciclagem e a mistura de placas subduzidas no manto estavam restritas ao manto superior, onde há forte convecção. Isso é muito diferente de como pensamos que as placas tectônicas operam hoje, onde as placas subdutoras afundam para baixo manto", diz o professor associado Martin Schiller, que também está por trás do novo estudo.

Para chegar às suas conclusões, os cientistas desenvolveram um novo método para produzir medições de altíssima precisão da composição isotópica do elemento titânio em diversas rochas. Isótopos são versões do mesmo elemento que possuem massas ligeiramente diferentes. A composição isotópica do titânio é modificada quando a crosta se forma na Terra.

Isto torna os isótopos de titânio úteis para rastrear como o material da superfície, como a crosta, é reciclado no manto da Terra ao longo do tempo geológico. Utilizando esta nova técnica, determinaram a composição das rochas do manto que se formaram há 3,8 mil milhões de anos, até às lavas modernas.

Se a reciclagem e a mistura das placas tectónicas se restringissem ao manto superior, como postulado no novo estudo, isso significa que o manto inferior poderia conter material primordial não perturbado. O conceito de manto primordial refere-se a um reservatório de material do manto que permaneceu relativamente inalterado e preservado desde os primeiros estágios da formação da Terra, há cerca de 4,5 bilhões de anos.

A ideia de que existe um reservatório primordial nas profundezas da Terra não é nova e foi sugerida com base na composição isotópica de gases raros presos em lavas de vulcões modernos profundos. No entanto, a interpretação destes dados é ambígua, e alguns sugeriram que este sinal isotópico vem do núcleo da Terra e não do manto profundo. Como o titânio não está presente no núcleo da Terra, proporciona uma nova perspectiva sobre este debate de longa data.