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Oceano de magma ancestral ainda influencia a Terra, diz estudo

by with No Comment Ciência e Espaçoformação da terraMagmaNúcleo da Terra

Durante seus anos iniciais, a Terra teve um oceano de magma borbulhando abaixo de sua superfície. Esse fenômeno ainda é nebuloso para os geólogos, que buscam entender sua origem e implicações. Uma nova pesquisa se aprofundou no assunto e descobriu que anomalias atuais no manto podem estar ligadas a esse momento da história do planeta.

A comunidade cientifica debate o assunto há décadas. Evidencias geoquímicas de estudos anteriores indicaram que um mar de magma se formou entre o núcleo e o manto terrestre há centenas de milhões de anos. Porém, modelos científicos de formação planetária indicam que a Terra se solidificou de dentro para fora, sendo difícil a formação de um oceano de lava.

A nova pesquisa demonstrou que a existência de um mar de magma é possível e, além disso, inevitável para a formação do planeta. Independente de onde a Terra começou a se solidificar, um oceano de basalto – rocha que surge quando o magma resfria – se formou, o que indica a presença de lava.

Animação mostra as plumas mantélicas nas profundezas da Terra. (Imagem: Sanne.cottaar / Wikimedia Commons)

Outro remanescente desse oceano borbulhante pode ser as plumas mantélicas. Elas são regiões gigantes no manto onde as ondas de choque dos terremotos viajam mais lentamente, o que denota sua composição diferenciada.

Há um debate entre os cientistas sobre se as plumas seriam restos da crosta que foram empurradas para o fundo do manto, tendo algumas centenas de anos. Ou, se são sobras do oceano de magma basal da Terra, o que as faz ter cerca de 4,4 bilhões de anos.

Os resultados do novo estudo colaboram para a segunda perspectiva. As descobertas podem ter impacto em como os cientistas entendem a história da Terra, segundo explicou o pesquisador Charles-Édouard Boukaré, autor principal do artigo.

Oceano de magma se formou abaixo do manto

A equipe de pesquisa construiu um novo modelo da formação da Terra. Eles utilizaram dados geoquímicos e sísmicos para analisar o comportamento de diversos elementos, principalmente os que compõem o magma e os que mais facilmente se cristalizam. Ao observar esses elementos-chave, o grupo conseguiu revelar quando e em que ordem as rochas do manto solidificaram.

Estudos anteriores da formação do planeta focavam na solidificação inicial do manto enquanto ele ainda estava líquido. O grupo foi além, olhando para o ponto no qual o manto estava cristalizado o suficiente para se comportar mais como um sólido do que como líquido. Nesse momento, eles descobriram que, independentemente de onde a solidificação começou, um oceano de magma se formaria.

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Ilustração das camadas da Terra. A crosta é a camada mais superficial; o manto é a camada intermediária; e o núcleo, a camada central. (Imagem: Rost9 / Shutterstock)

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O processo de formação do mar de lava teria começado com uma fina crosta de materiais sólidos na superfície quente e líquida da Terra jovem. Como eles estavam cristalizados e frios, acabavam afundando e derretendo novamente. A medida que o manto esfriava, esses materiais começaram a ir mais fundo e se acumular no manto inferior.

Esses sólidos eram ricos em óxido de ferro, que é denso e tem baixo ponto de fusão, por isso continuou a derreter e afundar mais. Assim, em determinada profundidade, o calor do núcleo manteve grandes quantidades desse material derretido, formando o oceano de magma basal.

Modelo inédito poderá ser aplicado em Marte

O estudo sugere que a estrutura principal do planeta se formou no começo de sua história. A base para as dinâmicas da Terra continuam a influenciar o seu funcionamento, segundo explicaram os cientistas.

“Podemos dizer que, se tivermos alguma condição inicial do planeta e pudermos modelar os estágios iniciais da evolução planetária, poderemos então prever a maior parte de seu comportamento em longas escalas de tempo”, disse Boukaré ao site Live Science.

A equipe agora está em busca de aprimorar o modelo de formação de planetas desenvolvido na pesquisa. Eles planejam aplicar o sistema para outros astros, como Marte, para ver se planetas rochosos passaram por transições similares.

“Este trabalho pode servir como base para reexaminar a intrincada interação entre a dinâmica do manto, a petrologia e a geoquímica durante os primeiros bilhões de anos da evolução dos planetas rochosos”, concluíram os pesquisadores.

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O que tem dentro das rochas mais antigas da Terra?

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No complexo de Gnaisse de Acasta, no Canadá, escondem-se algumas das rochas mais antigas da história da Terra. Com formações estimadas em cerca de até 4 bilhões de anos atrás, elas permaneceram na crosta do planeta até serem empurradas para a superfície. E só sabemos disso tudo graças ao que está dentro dessas rochas.

Entenda:

  • Minerais escondidos dentro das rochas mais antigas do mundo ajudam a revelar segredos sobre sua formação;
  • O zircão pode ajudar a identificar rochas formadas pelo resfriamento do magma, por exemplo, há bilhões de anos;
  • Para se ter uma ideia, a rocha mais antiga descoberta na Terra até hoje tem cerca de 4,28 bilhões de anos, e sua idade foi determinada graças a um antigo elemento encontrado em uma amostra de zircão de seu interior;
  • Com informações do IFL Science.
Fragmento de rocha do complexo de Gnaisse de Acasta, no Canadá. (Imagem: Pedroalexandrade/Wikimedia Commons)

Analisando o interior das rochas, os cientistas conseguem descobrir detalhes sobre sua formação. Por exemplo, algumas das mais antigas surgiram no fundo do oceano, com finas partículas pressionadas e transformadas em várias camadas de rochas sedimentares. Outras, como o complexo de Gnaisse de Acasta, vieram diretamente do magma e emergiram do manto terrestre.

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Os segredos dentro das rochas mais antigas da Terra

Dentro das rochas ígneas (formadas pelo resfriamento do magma), encontramos cristais chamados zircões, tão finos quanto um fio de cabelo humano. O zircão é muito resistente, podendo suportar eventos geológicos e até capturar elementos radioativos. E é em minúsculos cristais como esse que se escondem as características químicas das rochas.

Minerais dentro das rochas permitem determinar sua idade. (Imagem: James St. John/Wikimedia Commons)

“Se eu tiver uma rocha metamórfica, posso usar os tipos de minerais e sua química para determinar as condições que a rocha experimentou em algum momento de sua história. Por exemplo, uma temperatura de 700°C e alta pressão de vários milhares de vezes a da atmosfera implicam que ela esteve profundamente na crosta em algum momento de sua história geológica”, explica Darrell Henry, professor de geologia da Universidade do Estado da Louisiana, ao Museu Americano de História Natural. 

No Cinturão de Rochas Verdes Nuvvuagittuq, também localizado no Canadá, por exemplo, uma amostra de zircão retirada de uma rocha revelou a presença de um elemento formado a partir do samário 146, que já não existe mais. Com isso, cientistas estimaram a idade da rocha em cerca de 4,28 bilhões de anos – a mais antiga da Terra até então, como registrado no próprio Livro dos Recordes.

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Lado oculto da Lua já foi um oceano de magma, revela China

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Pesquisadores analisaram amostras coletadas pela missão chinesa Chang’e 6 e revelaram informações importantes sobre a história da Lua. O satélite natural da Terra pode ter sido coberto por um oceano de magma durante sua formação.

A missão, lançada em maio de 2024, pousou no Polo Sul lunar, na região conhecida como lado oculto da Lua. Ela retornou com cerca de 2 quilos de amostras inéditas para estudos.

Cientistas da Academia de Ciências Geológicas da China receberam parte desse material e publicaram um artigo sobre a formação lunar e seu período de oceano magmático. Essa parcela da história durou por dezenas a centenas de milhões de anos até que o astro esfriasse.

O grupo estudou fragmentos de basalto de 2,8 bilhões de anos que indicam a presença de lava. Com isso, descobriram que essas rochas são similares em composição aos basaltos de baixo teor de titânio coletados anteriormente pelas missões Apollo, da NASA, no lado próximo da Lua.

Imagem tirada com a câmera panorâmica do módulo de pouso da sonda Chang’e-6 divulgada pela Administração Espacial Nacional da China (CNSA).(Imagem: CNSA)

Um modelo incompleto sobre a formação da Lua

Anteriormente, havia um modelo de oceano de magma com base em amostras do lado próximo lunar. Essa representação propõe que a Lua recém-nascida passou por um evento de derretimento global.

Após o esfriamento, essa lava se cristalizou e minerais mais densos flutuaram para a superfície, formando a crosta lunar. Enquanto isso, minerais mais densos afundaram e estruturam o manto.

O derretimento restante, enriquecido com elementos incompatíveis, formou uma camada chamada de KREEP. O nome deriva das iniciais de seus principais elementos, o potássio (K), terras raras (REE) e fósforo (P).

“Nossa análise mostrou que a camada KREEP também existe no lado distante da lua. A similaridade na composição de basalto entre os lados distante e próximo indica que um oceano global de magma pode ter abrangido a lua inteira”, disse Che Xiaochao, pesquisador associado do instituto, em um comunicado.

Ilustração do Polo Sul-Aitken da Lua feita com dados da sonda JAXA's Kaguya
Ilustração do Polo Sul-Aitken da Lua feita com dados da sonda JAXA’s Kaguya.
(Imagem: Ittiz / Wikimedia Commons)

No entanto, durante décadas, o modelo esteve incompleto. “Sem amostras do outro lado, era como resolver um quebra-cabeça com metade das peças faltando”, disse Liu Dunyi, pesquisador sênior do instituto.

Os materiais recolhidos pelas missões Apollo e os da Chang’e 6 se diferenciam em relação à quantidade de isótopos de urânio e chumbo. Para explicar isso, os cientistas propõem que o impacto gigantesco que formou a bacia do Polo Sul-Aitken na Lua, com aproximadamente 2,5 mil quilômetros de largura, há cerca de 4,2 bilhões de anos, modificou as propriedades químicas e físicas do manto nessa região.

“Em outras palavras, a Lua já foi coberta por um oceano global de magma, mas bombardeios posteriores de asteroides causaram diferentes processos de evolução nos lados próximo e distante”, explicou o pesquisador Long Tao.

Missões Chang’e expandem pesquisa lunar

A Chang’e 6 foi a segunda missão chinesa a trazer material lunar para a Terra. Sua antecessora, Chang’e 5 recolheu fragmentos do lado próximo da Lua em 2020.

Atualmente, o programa espacial já está na Chang’e 7 e a agência chinesa pretende lançar a sonda Chang’e 8 por volta de 2028. Seu objetivo é realizar experimentos sobre a utilização dos recursos lunares.

Até 2035, espera-se que Chang’e 7 e Chang’e 8 constituam juntas o modelo básico da Estação Internacional de Pesquisa Lunar (ILRS). Ela será um centro para engenheiros, um laboratório para cientistas e um espaço de desenvolvimento para talentos internacionais que pesquisam o espaço profundo, segundo define a agência espacial.

Pesquisas futuras podem trazer melhor compreensão para a origem e formação lunar e muito além disso. “Estudar o histórico de impacto da Lua nos ajuda a entender o passado da Terra, que foi obscurecido por atividades tectônicas”, conclui Long.

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