A zona de transição entre o manto superior e inferior da Terra contém quantidades consideráveis de água, de acordo com um estudo internacional envolvendo o Instituto de Geociências da Universidade Goethe, em Frankfurt. A equipe de pesquisa germano-italiana-americana analisou um diamante raro formado 660 metros abaixo da superfície da Terra usando técnicas como espectroscopia Raman e espectrometria FTIR. O estudo confirmou algo que por muito tempo era apenas uma teoria, ou seja, que a água do oceano acompanha as lajes em subducção e, assim, entra na zona de transição. Isso significa que o ciclo da água do nosso planeta inclui o interior da Terra.
A zona de transição (ZT) é o nome dado à camada limite que separa o manto superior da Terra e o manto inferior. Está localizado a uma profundidade de 410 a 660 quilômetros. A imensa pressão de até 23.000 bar na TZ faz com que o mineral verde-oliva olivina, que constitui cerca de 70% do manto superior da Terra e também é chamado de peridoto, altere sua estrutura cristalina. No limite superior da zona de transição, a cerca de 410 quilômetros de profundidade, converte-se em wadsleyita mais densa; a 520 quilômetros, ela se metamorfoseia em ringwoodita ainda mais densa.
“Essas transformações minerais dificultam muito os movimentos das rochas no manto”, explica o Prof. Frank Brenker do Instituto de Geociências da Universidade Goethe em Frankfurt. Por exemplo, as plumas do manto – colunas ascendentes de rocha quente do manto profundo – às vezes param diretamente abaixo da zona de transição. O movimento de massa na direção oposta também pára. Brenker diz: “As placas subdutoras geralmente têm dificuldade em atravessar toda a zona de transição. Portanto, há um cemitério inteiro dessas placas nesta zona sob a Europa”.
No entanto, até agora não se sabia quais eram os efeitos a longo prazo da “sucção” de material para a zona de transição em sua composição geoquímica e se existiam maiores quantidades de água lá. Brenker explica: “As placas subdutoras também carregam sedimentos do fundo do mar para o interior da Terra. Esses sedimentos podem conter grandes quantidades de água e CO2. Mas até agora não estava claro quanto entra na zona de transição na forma de mais minerais e carbonatos estáveis e hidratados – e, portanto, também não estava claro se grandes quantidades de água realmente são armazenadas lá”.
As condições prevalecentes certamente seriam propícias a isso. Os minerais densos wadsleyita e ringwoodita podem (ao contrário da olivina em profundidades menores) armazenar grandes quantidades de água – na verdade tão grandes que a zona de transição teoricamente seria capaz de absorver seis vezes a quantidade de água em nossos oceanos. “Então, sabíamos que a camada limite tem uma enorme capacidade de armazenamento de água”, diz Brenker. “No entanto, não sabíamos se realmente o fez.”
Um estudo internacional em que o geocientista de Frankfurt esteve envolvido fornece agora a resposta. A equipe de pesquisa analisou um diamante de Botsuana, na África. Foi formado a uma profundidade de 660 quilômetros, bem na interface entre a zona de transição e o manto inferior, onde a ringwoodita é o mineral predominante. Os diamantes desta região são muito raros, mesmo entre os diamantes raros de origem super profunda, que representam apenas 1% dos diamantes. As análises revelaram que a pedra contém inúmeras inclusões de ringwoodita – que apresentam um alto teor de água. Além disso, o grupo de pesquisa conseguiu determinar a composição química da pedra. Era quase exatamente a mesma de praticamente todos os fragmentos de rocha do manto encontrados em basaltos em qualquer lugar do mundo. Isso mostrou que o diamante definitivamente veio de um pedaço normal do manto da Terra. “Neste estudo, demonstramos que a zona de transição não é uma esponja seca, mas contém quantidades consideráveis de água”, diz Brenker, acrescentando: “Isso também nos aproxima da ideia de Júlio Verne de um oceano dentro da Terra”. A diferença é que não há oceano lá embaixo, mas rochas hidratadas que, segundo Brenker, não se sentiriam molhadas nem pingariam água.
A ringwoodita hidratada foi detectada pela primeira vez em um diamante da zona de transição já em 2014. Brenker também esteve envolvido nesse estudo. No entanto, não foi possível determinar a composição química precisa da pedra porque era muito pequena. Portanto, não ficou claro o quão representativo foi o primeiro estudo do manto em geral, pois o teor de água desse diamante também pode ter resultado de um ambiente químico exótico. Por outro lado, as inclusões no diamante de 1,5 centímetro de Botsuana, que a equipe de pesquisa investigou no presente estudo, eram grandes o suficiente para permitir que a composição química precisa fosse determinada, e isso forneceu a confirmação final dos resultados preliminares de 2014.
O alto teor de água da zona de transição tem consequências de longo alcance para a situação dinâmica dentro da Terra. O que isso leva pode ser visto, por exemplo, nas plumas do manto quente vindas de baixo, que ficam presas na zona de transição. Lá, eles aquecem a zona de transição rica em água, o que, por sua vez, leva à formação de novas plumas mantélicas menores que absorvem a água armazenada na zona de transição. Se essas plumas menores do manto, ricas em água, agora migram para cima e rompem a fronteira para o manto superior, acontece o seguinte: a água contida nas plumas do manto é liberada, o que diminui o ponto de fusão do material emergente. Portanto, derrete imediatamente e não apenas antes de atingir a superfície, como geralmente acontece. Como resultado, as massas rochosas nesta parte do manto da Terra não são mais tão resistentes em geral, o que dá mais dinamismo aos movimentos de massa. A zona de transição, que de outra forma atua como uma barreira para a dinâmica, de repente se torna um motor da circulação global do material.
Publicado em 04/10/2022 12h43
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