Uma nova pesquisa liderada pela Universidade de Cambridge encontrou evidências raras – preservadas na química de rochas antigas da Groenlândia – que falam de uma época em que a Terra estava quase totalmente derretida.
O estudo, publicado na revista Science Advances, traz informações sobre um período importante da formação do nosso planeta, quando um mar profundo de magma incandescente se estendeu pela superfície da Terra e se estendeu por centenas de quilômetros em seu interior.
É o resfriamento e a cristalização graduais desse ‘oceano de magma’ que definem a química do interior da Terra – um estágio decisivo na montagem da estrutura de nosso planeta e na formação de nossa atmosfera primitiva.
Os cientistas sabem que impactos catastróficos durante a formação da Terra e da Lua teriam gerado energia suficiente para derreter o interior do nosso planeta. Mas não sabemos muito sobre esta fase distante e ardente da história da Terra porque os processos tectônicos reciclaram quase todas as rochas com mais de 4 bilhões de anos.
Agora, os pesquisadores encontraram vestígios químicos do oceano de magma em rochas de 3,6 bilhões de anos do sudoeste da Groenlândia.
As descobertas apóiam a teoria de longa data de que a Terra já foi quase inteiramente derretida e fornecem uma janela para uma época em que o planeta começou a se solidificar e desenvolver a química que agora governa sua estrutura interna. A pesquisa sugere que outras rochas na superfície da Terra também podem preservar evidências de oceanos de magma antigos.
“Existem poucas oportunidades para obter restrições geológicas sobre os eventos no primeiro bilhão de anos da história da Terra. É surpreendente que possamos até mesmo segurar essas rochas em nossas mãos – quanto mais obter tantos detalhes sobre a história inicial de nosso planeta”, disse a autora principal, Dra. Helen Williams, do Departamento de Ciências da Terra de Cambridge.
O estudo reúne análise química forense e modelagem termodinâmica em busca das origens primitivas das rochas da Groenlândia e como elas chegaram à superfície.
À primeira vista, as rochas que compõem o cinturão supracrustal Isua da Groenlândia se parecem com qualquer basalto moderno que você encontraria no fundo do mar. Mas esse afloramento, que foi descrito pela primeira vez na década de 1960, é a exposição de rochas mais antiga da Terra. É conhecido por conter as primeiras evidências de vida microbiana e placas tectônicas.
A nova pesquisa mostra que as rochas de Isua também preservam evidências raras que antecedem as placas tectônicas – os resíduos de alguns dos cristais deixados para trás quando o oceano de magma esfriou.
“Foi uma combinação de algumas novas análises químicas que fizemos e os dados publicados anteriormente que nos sinalizaram que as rochas Isua podem conter vestígios de material antigo. Os isótopos de háfnio e neodímio eram realmente tentadores, porque esses sistemas de isótopos são muito difíceis de modificar “Então tivemos que olhar sua química em mais detalhes”, disse a coautora Dra. Hanika Rizo, da Carleton University.
A sistemática isotópica de ferro confirmou a Williams e à equipe que as rochas Isua eram derivadas de partes do interior da Terra que se formaram como consequência da cristalização do oceano de magma.
A maior parte dessa rocha primitiva foi misturada por convecção no manto, mas os cientistas acham que algumas zonas isoladas nas profundezas do limite do núcleo do manto – antigos cemitérios de cristal – podem ter permanecido inalteradas por bilhões de anos.
São as relíquias desses cemitérios de cristal que Williams e seus colegas observaram na química das rochas de Isua. “Essas amostras com a impressão digital de ferro também têm uma anomalia de tungstênio – uma assinatura da formação da Terra – que nos faz pensar que sua origem pode ser rastreada até esses cristais primitivos”, disse Williams.
Mas como esses sinais do manto profundo chegaram à superfície? Sua composição isotópica mostra que eles não foram apenas afunilados do derretimento no limite núcleo-manto. Sua jornada foi mais tortuosa, envolvendo vários estágios de cristalização e refusão – uma espécie de processo de destilação. A mistura de cristais antigos e magma teria primeiro migrado para o manto superior, onde foi agitada para criar um ‘bolo de mármore’ de rochas de diferentes profundidades. O derretimento posterior desse híbrido de rochas é o que produziu o magma que alimentou essa parte da Groenlândia.
As descobertas da equipe sugerem que os vulcões modernos, que se acredita terem se formado há relativamente pouco tempo, podem na verdade ser influenciados por processos antigos.
“Os sinais geoquímicos que relatamos nas rochas da Groenlândia têm semelhanças com as rochas erupcionadas de vulcões de hotspots como o Havaí – algo em que estamos interessados é se eles também podem estar explorando as profundezas e acessando regiões do interior geralmente fora de nosso alcance”, disse o Dr. Oliver Shorttle, que trabalha conjuntamente no Departamento de Ciências da Terra e no Instituto de Astronomia de Cambridge.
As descobertas da equipe vieram de um projeto financiado pela Deep Volatiles, um programa de pesquisa de 5 anos financiado pelo NERC. Eles agora planejam continuar sua busca para entender o oceano de magma, ampliando sua busca por pistas em rochas antigas e modelando experimentalmente o fracionamento isotópico no manto inferior.
“Conseguimos descobrir o que uma parte do interior do nosso planeta estava fazendo bilhões de anos atrás, mas para preencher ainda mais o quadro, devemos continuar procurando por mais pistas químicas em rochas antigas”, disse o co-autor Dr. Simon Matthews da Universidade da Islândia.
Os cientistas muitas vezes relutam em procurar evidências químicas desses eventos antigos. “As evidências são frequentemente alteradas com o decorrer do tempo. Mas o fato de descobrirmos o que descobrimos sugere que a química de outras rochas antigas pode fornecer mais informações sobre a formação e evolução da Terra – e isso é extremamente emocionante”, disse Williams.
Publicado em 13/03/2021 15h41
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