Cientistas detectaram o terremoto mais profundo de todos os tempos, surpreendentes 467 milhas (751 quilômetros) abaixo da superfície da Terra.
Essa profundidade coloca o terremoto no manto inferior, onde os sismólogos esperavam que os terremotos fossem impossíveis. Isso porque, sob pressões extremas, as rochas têm mais probabilidade de se dobrar e deformar do que se quebrar com uma liberação repentina de energia. Mas os minerais nem sempre se comportam exatamente como esperado, disse Pamela Burnley, professora de geomateriais da Universidade de Nevada, em Las Vegas, que não esteve envolvida na pesquisa. Mesmo sob pressões em que deveriam se transformar em estados diferentes e menos sujeitos a terremotos, eles podem permanecer em configurações antigas.
“Só porque eles deveriam mudar, não significa que mudarão”, disse Burnley ao Live Science. O que o terremoto pode revelar, então, é que as fronteiras dentro da Terra são mais confusas do que costumam ser creditadas.
Cruzando a fronteira
O terremoto, relatado pela primeira vez em junho na revista Geophysical Research Letters, foi uma réplica menor de um terremoto de magnitude 7,9 que sacudiu as Ilhas Bonin ao largo do Japão continental em 2015. Pesquisadores liderados pelo sismólogo da Universidade do Arizona Eric Kiser detectaram o terremoto usando Hi do Japão -net array de estações sísmicas. O array é o sistema mais poderoso para detectar terremotos em uso atualmente, disse John Vidale, um sismólogo da Universidade do Sul da Califórnia que não esteve envolvido no estudo. O terremoto foi pequeno e não pôde ser sentido na superfície, então instrumentos sensíveis foram necessários para localizá-lo.
A profundidade do terremoto ainda precisa ser confirmada por outros pesquisadores, disse Vidale ao Live Science, mas a descoberta parece confiável. “Eles fizeram um bom trabalho, então tendo a pensar que provavelmente está certo”, disse Vidale.
Isso torna o terremoto algo como um arranhão de cabeça. A grande maioria dos terremotos são superficiais, originando-se na crosta terrestre e no manto superior nas primeiras 62 milhas (100 km) abaixo da superfície. Na crosta, que se estende apenas cerca de 20 km (12 milhas) em média, as rochas são frias e quebradiças. Quando essas rochas sofrem estresse, disse Burnley, elas só podem se dobrar um pouco antes de se quebrar, liberando energia como uma mola em espiral. Mais profundamente na crosta e no manto inferior, as rochas são mais quentes e sob altas pressões, o que as torna menos propensas a se quebrar. Mas nesta profundidade, terremotos podem acontecer quando altas pressões empurram os poros cheios de fluido nas rochas, forçando os fluidos para fora. Sob essas condições, as rochas também estão sujeitas a quebra por fragilidade, disse Burnley.
Esses tipos de dinâmica podem explicar terremotos até 249 milhas (400 km), que ainda estão no manto superior. Mas mesmo antes do tremor posterior de Bonin em 2015, terremotos foram observados no manto inferior, até cerca de 420 milhas (670 km). Esses terremotos são misteriosos há muito tempo, disse Burnley. Os poros nas rochas que retêm a água foram fechados, então os fluidos não são mais o gatilho.
“Naquela profundidade, achamos que toda a água deveria ser expelida e estamos definitivamente muito, muito longe de onde veríamos o comportamento clássico frágil”, disse ela. “Isso sempre foi um dilema.”
Troca de minerais
O problema com terremotos mais profundos do que cerca de 249 milhas tem a ver com a forma como os minerais se comportam sob pressão. Grande parte do manto do planeta é feito de um mineral chamado olivina, que é brilhante e verde. A cerca de 249 milhas abaixo, as pressões fizeram com que os átomos da olivina se reorganizassem em uma estrutura diferente, um mineral azulado chamado wadsleyita. Outros 100 km mais profundos, wadsleyite se reorganiza novamente em ringwoodite. Finalmente, a cerca de 423 milhas (680 km) de profundidade no manto, a ringwoodita se divide em dois minerais, bridgmanita e periclásio. Os geocientistas não podem sondar tão profundamente na Terra diretamente, é claro, mas podem usar equipamentos de laboratório para recriar pressões extremas e criar essas mudanças na superfície. E como as ondas sísmicas se movem de maneira diferente através de diferentes fases minerais, os geofísicos podem ver sinais dessas mudanças observando as vibrações causadas por grandes terremotos.
Essa última transição marca o fim do manto superior e o início do manto inferior. O que é importante sobre essas fases minerais não são seus nomes, mas que cada uma se comporta de maneira diferente. É semelhante ao grafite e aos diamantes, disse Burnley. Ambos são feitos de carbono, mas em arranjos diferentes. Grafite é a forma que é estável na superfície da Terra, enquanto os diamantes são a forma que é estável nas profundezas do manto. E ambos se comportam de maneira muito diferente: o grafite é macio, cinza e escorregadio, enquanto os diamantes são extremamente duros e transparentes. À medida que a olivina se transforma em suas frases de alta pressão, ela se torna mais propensa a se dobrar e menos propensa a quebrar de uma forma que desencadeie terremotos.
Os geólogos ficaram intrigados com os terremotos no manto superior até a década de 1980 e ainda não concordam sobre por que eles ocorrem lá. Burnley e seu orientador de doutorado, o mineralogista Harry Green, foram os que apresentaram uma explicação potencial. Em experimentos na década de 1980, a dupla descobriu que as fases do mineral olivina não eram tão organizadas e limpas. Em algumas condições, por exemplo, a olivina pode pular a fase wadsleyita e ir direto para a ringwoodita. E bem na transição da olivina para a ringwoodita, sob pressão suficiente, o mineral poderia realmente quebrar em vez de dobrar.
“Se não houvesse nenhuma transformação acontecendo em minha amostra, ela não quebraria”, disse Burnley. “Mas no minuto em que eu tivesse uma transformação acontecendo e eu a esmagasse ao mesmo tempo, ela quebraria.”
Burnley e Green relataram sua descoberta em 1989 na revista Nature, sugerindo que essa pressão na zona de transição poderia explicar terremotos abaixo de 249 milhas.
Indo mais fundo
O novo terremoto Bonin é mais profundo do que esta zona de transição, no entanto. A 467 milhas abaixo, originou-se em um local que deveria estar diretamente no manto inferior.
Uma possibilidade é que a fronteira entre o manto superior e inferior não seja exatamente onde os sismólogos esperam que esteja na região de Bonin, disse Heidi Houston, geofísica da Universidade do Sul da Califórnia que não esteve envolvida no trabalho. A área ao largo da ilha Bonin é uma zona de subducção onde uma placa de crosta oceânica está mergulhando sob uma placa de crosta continental. Esse tipo de coisa tende a ter um efeito de deformação.
“É um lugar complicado, não sabemos exatamente onde fica esse limite entre o manto superior e o inferior”, disse Houston ao Live Science.
Os autores do artigo argumentam que a placa subdutora da crosta pode ter essencialmente se acomodado no manto inferior com firmeza suficiente para colocar as rochas ali sob uma tremenda quantidade de estresse, gerando calor e pressão suficientes para causar uma ruptura muito incomum. Burnley, no entanto, suspeita que a explicação mais provável tenha a ver com o mau comportamento dos minerais – ou pelo menos de forma estranha. A crosta continental que mergulha em direção ao centro da Terra é muito mais fria do que os materiais ao redor, disse ela, e isso significa que os minerais na área podem não estar quentes o suficiente para completar as mudanças de fase que deveriam com uma determinada pressão.
Novamente, diamantes e grafite são um bom exemplo, disse Burnley. Os diamantes não são estáveis na superfície da Terra, o que significa que não se formariam espontaneamente, mas não se degradam em grafite quando você os coloca em anéis de noivado. Isso porque há uma certa quantidade de energia que os átomos de carbono precisam reorganizar e, nas temperaturas da superfície da Terra, essa energia não está disponível. (A menos que alguém destrua o diamante com um laser de raios-X.)
Algo semelhante pode acontecer em profundidade com a olivina, disse Burnley. O mineral pode estar sob pressão suficiente para se transformar em uma fase não frágil, mas se estiver muito frio – digamos, por causa de uma placa gigante de crosta continental fria ao seu redor – pode permanecer olivina. Isso poderia explicar por que um terremoto pode se originar na crosta inferior: não é tão quente lá como os cientistas esperam que seja.
“Meu pensamento geral é que se o material está frio o suficiente para criar estresse suficiente para liberá-lo repentinamente em um terremoto, também é frio o suficiente para que a olivina tenha ficado presa em sua estrutura de olivina”, disse Burnley.
Seja qual for a causa do terremoto, não é provável que se repita com frequência, disse Houston. Apenas cerca de metade das zonas de subducção em todo o mundo experimentam terremotos profundos, e o tipo de grande terremoto que precedeu este ultraprofundado ocorre apenas a cada dois a cinco anos, em média.
“Esta é uma ocorrência bastante rara”, disse ela.
Publicado em 09/11/2021 21h52
Artigo original:
Estudo original: