Enormes estruturas escondidas nas profundezas da Terra podem explicar como a vida começou

Um estudo recente em Geociências da Naturezaliderado 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 se relacionam com a habitabilidade a longo prazo da Terra.

Estas formações, denominadas grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de velocidade ultrabaixa, situam-se na fronteira entre o manto e o núcleo, a quase 2.900 quilómetros abaixo da superfície. Grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento são enormes massas de rochas densas e extremamente quentes, com uma posicionada abaixo da África e a outra sob o Oceano Pacífico. As zonas de velocidade ultrabaixa se assemelham a camadas finas, parcialmente derretidas, que se aderem ao núcleo em manchas semelhantes a poças. 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 Escola de Artes e Ciências Rutgers. “São impressões digitais da história mais antiga da Terra. Se conseguirmos compreender porque existem, poderemos compreender como o nosso planeta se formou e porque se tornou habitável.”

Pistas do passado do oceano de magma da Terra

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, semelhantes à forma como o suco congelado se separa em concentrado açucarado e gelo aquoso. No entanto, as observações sísmicas não revelam camadas tão claras. Em vez disso, grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de velocidade ultrabaixa parecem formar pilhas complexas e irregulares na parte inferior do manto.

“Essa contradição foi o ponto de partida”, disse Miyazaki. “Se começarmos a partir do oceano de magma e fizermos os cálculos, não conseguiremos o que vemos hoje no manto da Terra. Faltava alguma coisa.”

Vazamento de materiais do núcleo e uma camada de magma há muito perdida

A equipe de pesquisa sugeriu que o fator que falta é o próprio núcleo. O seu modelo indica que ao longo de milhares de milhões de anos, elementos como o silício e o magnésio escaparam gradualmente do núcleo para o manto. Esta mistura teria perturbado a formação de fortes camadas químicas. Também pode ser responsável pela composição incomum das grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de velocidade ultrabaixa, que os cientistas interpretam como os restos resfriados de um “oceano de magma basal” alterado por material derivado do núcleo.

“O que propusemos foi que poderia ser proveniente do vazamento de material do núcleo”, disse Miyazaki. “Se você adicionar o componente principal, isso poderia explicar o que vemos agora.”

Como os 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 a forma como a Terra libertou calor, como a atividade vulcânica se desenvolveu e até como a atmosfera mudou ao longo do tempo. Esta perspectiva pode ajudar a esclarecer porque é que a Terra acabou por ter oceanos e vida, enquanto Vénus se tornou extremamente quente e Marte ficou frio e árido.

“A Terra tem água, vida e uma atmosfera relativamente estável”, disse Miyazaki. “A atmosfera de Vénus é 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 totalmente a razão disso. Mas o que acontece dentro de um planeta, ou seja, como é que arrefece, como as suas camadas evoluem, pode ser uma grande parte da resposta.”

Uma nova estrutura para compreender o interior da Terra

Ao reunir observações sísmicas, física mineral e simulações geodinâmicas, a equipe reformulou grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de velocidade ultrabaixa como registros essenciais de como a Terra se formou. O estudo 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 da Terra e a superfície.

“Este trabalho é um grande exemplo de como a combinação da ciência planetária, da geodinâmica e da física mineral pode ajudar-nos a resolver alguns dos mistérios mais antigos da Terra”, disse Jie Deng, da Universidade de Princeton, co-autor do estudo. “A ideia de que o manto profundo ainda pode conter a memória química das primeiras interações núcleo-manto abre novas formas de compreender a evolução única da Terra.”

Os investigadores 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 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.”