Camada oculta de rocha derretida encontrada sob as placas tectônicas da Terra

Jun 16, 2023

Os pesquisadores detectaram uma camada até então desconhecida de rocha parcialmente derretida abaixo da crosta terrestre.

A descoberta poderá ajudar os cientistas a aprender mais sobre os movimentos das placas tectónicas da Terra, que não só criam montanhas e terramotos, mas também contribuíram para a formação de ambientes com as condições químicas e físicas certas para sustentar a vida na Terra primitiva.

A camada mais externa do nosso planeta é a crosta – na qual vivemos – e abaixo dela estão o manto, o núcleo externo e o núcleo interno. Os oceanos e continentes do mundo assentam em 15 blocos principais que se movem e se deslocam, chamados placas tectónicas, que constituem a crosta inferior e o manto superior.

A camada derretida recentemente identificada está localizada 100 milhas (161 quilômetros) abaixo da superfície da Terra. Esta camada faz parte da astenosfera, que fica abaixo das placas tectônicas. A astenosfera existe como uma camada macia de rocha sólida, mas maleável, que pode fazer com que as placas tectônicas se movam e se desloquem.

Os pesquisadores se perguntaram quais fatores tornam a astenosfera macia e consideraram as rochas derretidas como parte da equação. Embora o interior da Terra seja em grande parte sólido, as rochas podem mudar e mover-se lentamente ao longo do tempo.

Junlin Hua, pós-doutorado na Escola de Geociências Jackson da Universidade do Texas em Austin, estava estudando imagens sísmicas do manto da Terra localizado abaixo da Turquia para sua pesquisa de doutorado quando detectou sinais de rocha parcialmente derretida. Ele começou seu trabalho em 2020, quando era estudante de doutorado na Brown University.

Os cientistas já tinham detectado partes desta camada rochosa e pensaram que se tratava de uma anomalia, mas Hua e os seus colegas investigadores encontraram evidências de que tinha uma presença mais ampla.

A equipe de pesquisa confirmou que a astenosfera é composta por rocha sólida e derretida e que, embora a rocha posteriormente esteja parcialmente derretida, ela não contribui para o movimento das placas nem facilita seu movimento.

“Quando pensamos em algo derretendo, pensamos intuitivamente que o derretimento deve desempenhar um grande papel na viscosidade do material”, disse Hua. "Mas o que descobrimos é que mesmo onde a fração fundida é bastante elevada, o seu efeito no fluxo do manto é muito pequeno."

No manto, a convecção, ou transferência de calor, ocorre à medida que o material quente e menos denso sobe e o material mais frio e denso desce. Os pesquisadores acreditam que a presença de rochas sólidas e a convecção contribuem para o movimento das placas.

O principal desafio do estudo das camadas internas da Terra é a recolha de dados porque a maior parte deles só pode ser recolhida na superfície e é difícil obter amostras diretas do interior do planeta, disse Hua.

“Portanto, os cientistas têm usado ondas sísmicas geradas por terremotos que viajam pelo interior da Terra para estudar a velocidade de propagação das ondas sísmicas nessas camadas internas, semelhante às tomografias computadorizadas no hospital”, disse Hua.

Ele coletou mais de 700 imagens tiradas de detectores sísmicos em todo o mundo e criou um mapa global da astenosfera.

Ao analisar os dados, Hua viu como as ondas sísmicas se moviam através dos diferentes materiais abaixo da crosta terrestre, incluindo mudanças na velocidade, direção e tempo de chegada aos locais de detecção. A presença de derretimento na camada parcialmente fundida fez com que as ondas sísmicas se movessem mais lentamente.

A rocha derretida apareceu em leituras sísmicas em áreas onde a astenosfera atingiu as temperaturas mais altas, cerca de 1.450 graus Celsius (2.640 graus Fahrenheit).

Hua é o autor principal de um estudo que detalha as descobertas, publicado na segunda-feira na revista Nature Geoscience.

"Este estudo é fundamental para entender por que a astenosfera - a fraca camada do manto abaixo das placas tectônicas que permite o movimento das placas - é de fato fraca", disse a coautora do estudo Karen M. Fischer, ilustre professora de ciências geológicas na Brown University. em um comunicado.

"Em última análise, fornece evidências de que outros fatores, como variações de temperatura e pressão, podem controlar a força da astenosfera e torná-la fraca o suficiente para que as placas tectônicas sejam possíveis."