O manto terrestre está longe de ter composição e estrutura homogêneas. É aliás esta heterogeneidade que está na origem da intensa dinâmica que anima o nosso Planeta e que faz dele um caso único no mundo. Sistema solarou mesmo muito além.
No entanto, embora a arquitetura do manto tenha sido intensamente estudada há várias décadas, está longe de ser compreendida. Dois tipos de estruturas alojadas na parte inferior do manto, na interface com o núcleo externo, intrigam os cientistas há muitos anos. Estas são “grandes províncias com baixa velocidade cisalhamento” (LLSVP, grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento) e “zonas de velocidade muito baixa” menores (ULVZ, zonas de velocidade ultrabaixa). Como os seus nomes sugerem, representam áreas de anomalias sísmicas, potencialmente associadas a uma composição química distinta do manto circundante e a uma temperatura mais elevada.
Modelo desenvolvido através da análise de determinadas ondas sísmicas e apresentando o LLSVP do Pacífico e o ULVZ que alimentam o hotspot do Havaí. © Li e al. 2022, Comunicações da NaturezaCC POR 4,0
Estruturas escondidas nas profundezas do manto com origens enigmáticas
“ Estes não são anomalias aleatórioexplica Miyazaki, pesquisador do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias do Escola Rutgers de Artes e Ciências. Estas são as marcas da história mais antiga da Terra. Se conseguirmos compreender porque existem, seremos capazes de compreender como o nosso Planeta se formou e porque se tornou habitável. »
Mas, por enquanto, a natureza exacta e a origem destas anomalias permanecem sujeitas a debate. Existem várias hipóteses. Dependendo dos estudos, os gigantescos LLSVPs são assim interpretados como acumulações de placas recicladas no manto, como relíquias de um oceano de magma primitivo, ou como restos de Theia, o protoplaneta que impactou a Terra há 4,45 mil milhões de anos e deu origem ao Lua.
As interpretações sobre as ULVZs, que representam manchas menores no manto, são ainda mais diversas. Zonas de manto parcialmente fundido provenientes de restos de placas subductadas, resíduos do oceano de magma, estruturas dinâmicas interagindo com o LLSVP… Como podemos perceber, ainda há muita imprecisão em torno dessas estruturas, justificando novos estudos, como o publicado recentemente na revista Geociências da natureza.
O resíduo de um oceano de magma e a influência discreta mas essencial do núcleo da Terra
Uma equipa de investigadores começou assim a história do zero, quando a muito jovem Terra estava coberta por um oceano de magma. O modelos digitais revelam assim que após a cristalização deste oceano de magma, o manto deveria ter formado níveis químicos distintos. Contudo, não é isso que se observa. Em vez disso, encontramos estes LLSVP e ULVZ que aparecem mais na forma de pilares irregulares enraizados na parte inferior do manto. Uma “contradição” que revela um ponto fundamental: falta algo nos modelos. Mas o que?
Após investigações, os pesquisadores finalmente identificaram a peça que faltava: a influência do núcleo terrestre. Na verdade, os modelos que melhor satisfazem as observações sugerem que, ao longo de vários milhares de milhões de anos, elementos – como silício e o magnésio – escapou do núcleo da Terra em direção ao manto, evitando a formação de forte estratificação química.
Seção esquemática da Terra primitiva mostrando uma camada quente e derretida acima da fronteira núcleo-manto. Os cientistas acreditam que elementos do núcleo escaparam e contaminaram esta camada magmática. Com o tempo, esta mistura teria ajudado a moldar a estrutura heterogénea do manto terrestre que observamos hoje. © Yoshinori Miyazaki
Para os pesquisadores, as anomalias de velocidade no manto poderiam, portanto, representar resíduos do oceano de magma basalcontaminados por esses elementos provenientes do núcleo. Esse contaminação também seria consistente com a composição da fonte dos magmas basáltico hotspots – como o Havai ou a Islândia – revelando a importância deste processo e destas estruturas para a dinâmica global e a história terrestre.