A camada externa da Terra é composta de placas gigantes que se aglomeram, deslizando ou mergulhando um no outro, dando origem a terremotos e vulcões. Essas placas também se separam nas cristas submarinas das montanhas, onde a rocha derretida se espalha a partir dos centros das bacias oceânicas.

Mas esse não foi sempre o caso. No início da história da Terra, o planeta estava coberto por uma única concha pontilhada de vulcões - muito parecida com a superfície de Vênus hoje. À medida que a Terra esfriava, esta casca começou a dobrar e rachar, eventualmente criando o sistema de placas tectônicas da Terra.

De acordo com uma nova pesquisa, a transição para placas tectônicas começou com a ajuda de sedimentos lubrificantes, raspado por geleiras das encostas dos primeiros continentes da Terra. À medida que esses sedimentos são coletados ao longo dos jovens litorais do mundo, eles ajudaram a acelerar o movimento de falhas de subducção recém-formadas, onde uma placa oceânica mais fina mergulha sob uma placa continental mais espessa.

O novo estudo, publicado em 6 de junho, 2019 no jornal Natureza , é o primeiro a sugerir um papel para os sedimentos no surgimento e evolução das placas tectônicas globais. Michael Brown, professor de geologia da Universidade de Maryland, foi co-autor do artigo de pesquisa com Stephan Sobolev, professor de geodinâmica no Centro Alemão de Pesquisa de Geociências GFZ em Potsdam.

As descobertas sugerem que a lubrificação dos sedimentos controla a taxa na qual a crosta terrestre tritura e se agita. Sobolev e Brown descobriram que os dois principais períodos da glaciação mundial, que resultou em depósitos maciços de sedimentos limpos pela geleira, cada um provavelmente causou um aumento subsequente na taxa global de placas tectônicas.

O episódio mais recente ocorreu após a "bola de neve da Terra" que terminou por volta de 635 milhões de anos atrás, resultando no moderno sistema tectônico de placas da Terra.

"A Terra nem sempre teve placas tectônicas e nem sempre progrediu no mesmo ritmo, "Brown disse." Ele passou por pelo menos dois períodos de aceleração. Há evidências que sugerem que a tectônica também desacelerou para um rastejamento relativo por quase um bilhão de anos. Em cada caso, encontramos uma conexão com a abundância relativa - ou escassez - de sedimentos glaciais. "

Assim como uma máquina precisa de graxa para manter suas peças se movendo livremente, as placas tectônicas operam de forma mais eficiente com lubrificação. Embora possa ser difícil confundir a consistência arenosa da argila, lodo, areia e cascalho com uma graxa escorregadia, o efeito é basicamente o mesmo na escala continental, nas fossas oceânicas onde as placas tectônicas se encontram.

"A mesma dinâmica existe durante a perfuração da crosta terrestre. Você tem que usar lama - uma argila muito fina misturada com água ou óleo - porque água ou óleo por si só não funcionam tão bem, "Brown disse." As partículas de lama ajudam a reduzir o atrito na broca. Nossos resultados sugerem que as placas tectônicas também precisam desse tipo de lubrificação para se manterem em movimento. "

Pesquisas anteriores na costa oeste da América do Sul foram as primeiras a identificar uma relação entre a lubrificação de sedimentos e o atrito ao longo de uma falha de subducção. Na costa do norte do Chile, uma relativa falta de sedimentos na trincheira falha cria alta fricção conforme a placa oceânica de Nazca mergulha abaixo da placa continental da América do Sul. Esse atrito ajudou a empurrar os picos mais altos da Cordilheira dos Andes centrais para o céu enquanto a placa continental se comprimia e se deformava.

Em contraste, mais ao sul, há uma maior carga de sedimentos na trincheira, resultando em menos atrito. Isso causou menos deformação da placa continental e, consequentemente, criou picos de montanhas menores. Mas essas descobertas foram limitadas a uma área geográfica.

Para seu estudo, Sobolev e Brown usaram um modelo geodinâmico de placas tectônicas para simular o efeito da lubrificação de sedimentos na taxa de subducção. Para verificar sua hipótese, eles verificaram as correlações entre os períodos conhecidos de glaciação generalizada e os dados publicados anteriormente que indicam a presença de sedimentos continentais nos oceanos e trincheiras. Para esta etapa, Sobolev e Brown basearam-se em duas linhas principais de evidência:a assinatura química da influência dos sedimentos continentais na química dos oceanos e indicadores de contaminação de sedimentos em vulcões relacionados à subducção, muito parecido com aqueles que constituem o "anel de fogo" de hoje ao redor do Oceano Pacífico.

De acordo com a análise de Sobolev e Brown, placas tectônicas provavelmente surgiram na Terra entre 3 e 2,5 bilhões de anos atrás, por volta da época em que os primeiros continentes da Terra começaram a se formar. Este período também coincide com a primeira glaciação continental do planeta.

Um grande impulso nas placas tectônicas ocorreu entre 2,2 a 1,8 bilhões de anos atrás, após outra idade do gelo global que lavou grandes quantidades de sedimentos nas trincheiras de falha nas bordas dos continentes.

No próximo bilhão de anos, de 1,75 bilhão a 750 milhões de anos atrás, viu uma redução global na taxa de placas tectônicas. Este estágio da história da Terra era tão calmo, comparativamente falando, que ganhou o apelido de "bilhão enfadonho" entre os geólogos.

Mais tarde, após a glaciação global "bola de neve da Terra" que terminou há cerca de 635 milhões de anos, o maior evento de erosão da superfície da história da Terra pode ter removido mais de uma milha vertical de espessura da superfície dos continentes. De acordo com Sobolev e Brown, quando esses sedimentos alcançaram os oceanos, eles deram o pontapé inicial na fase moderna da tectônica de placas ativas.

O artigo de pesquisa, "Os eventos de erosão da superfície controlaram a evolução das placas tectônicas na Terra, "Stephan Sobolev e Michael Brown, foi publicado no jornal Natureza em 6 de junho, 2019.