Estruturas ocultas gigantes no interior da Terra podem revelar como a vida começou

Um estudo recente na Nature Geoscience, liderado pelo geodinamista 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.

Essas características, chamadas de grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de baixa velocidade ultra-baixas, repousam na fronteira entre o manto e o núcleo, a quase 1.800 milhas abaixo da superfície. As grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento são enormes massas de rocha densa e extremamente quente, com uma posicionada sob a África e a outra sob o Oceano Pacífico. As zonas de baixa velocidade ultra-baixas se assemelham a camadas finas e parcialmente fundidas que se agarram ao núcleo em áreas 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 entender como nosso planeta se formou e por que se tornou habitável.”

Pistas do Passado do Oceano de Magma da Terra

De acordo com Miyazaki, a Terra já foi envolta em um oceano global de rocha fundida. À medida que este antigo oceano de magma esfriou, muitos cientistas esperavam que o manto tivesse desenvolvido camadas químicas distintas, semelhante a como o suco congelado se separa em concentrate açucarado e gelo aquoso. No entanto, observações sísmicas não revelam tal estratificação clara. Em vez disso, as grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e as zonas de velocidade ultra-baixa 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 obtemos o que vemos no manto da Terra hoje. Faltava algo.”

Materiais Vazando do Núcleo e uma Camada de Magma Perdida

A equipe de pesquisa sugeriu que o fator ausente 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 mais fortes. Também pode explicar a composição incomum das grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de baixa velocidade ultra-baixas, que os cientistas interpretam como os restos resfriados de um “oceano basal de magma” alterado por material derivado do núcleo.

“O que propomos foi que pode estar vindo de material vazando do núcleo,” disse Miyazaki. “Se você adicionar o componente do núcleo, isso pode explicar o que vemos atualmente.”

Como os Processos do Interior da Terra Modelam a Habitabilidade Planetária

Miyazaki observou que as implicações vão além da química mineral. Interações entre o manto e o núcleo podem ter influenciado como a Terra liberou calor, como a atividade vulcânica se desenvolveu e até mesmo como a atmosfera mudou ao longo do tempo. Essa perspectiva pode ajudar a esclarecer por que a Terra acabou com oceanos e vida, enquanto Vênus se tornou extremamente quente e Marte virou frio e estéril.

“A Terra tem água, vida e uma atmosfera relativamente estável,” disse Miyazaki. “A atmosfera de Vênus é 100 vezes mais espessa que a da Terra e é composta principalmente de dióxido de carbono, e Marte possui 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 uma grande parte da resposta.”

Uma Nova Estrutura para Compreender o Interior da Terra

Ao juntar observações sísmicas, física mineral e simulações geodinâmicas, a equipe recontextualizou as grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento e zonas de baixa velocidade ultra-baixas como registros essenciais de como a Terra se formou. O estudo também sugere que essas profundas características podem ajudar a alimentar pontos quentes vulcânicos, como o Havai e a Islândia, criando uma ligação direta entre o interior da Terra e a superfície.

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

Os pesquisadores observaram que cada nova visão os aproxima mais de reconstruir os 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.”