Geofísicos do Earth-Life Science Institute (ELSI) no relatório do Instituto de Tecnologia de Tóquio em Nature Geoscience um novo modelo para a existência de um sistema de correia transportadora de manto profundo que pode ter operado no interior da Terra desde sua formação há cerca de 4,5 bilhões de anos.

A maioria dos terremotos, vulcões, construção de montanha, expansão dos fundos oceânicos, e outras atividades geológicas importantes na Terra são impulsionadas pelas chamadas placas tectônicas, onde grandes seções da crosta terrestre se movem como blocos coerentes - ou placas - que colidem, Separar, deslizam um em cima do outro, e ultrapassar um ao outro em seus limites. Abaixo das placas encontra-se o manto rochoso de 3000 km de espessura, composto de rocha quente maleável que lentamente se deforma e se agita sob as imensas pressões e temperaturas do interior profundo. Este movimento de agitação, ou convecção do manto, atua para remover o calor do interior da Terra, semelhante à circulação em uma panela de ensopado fervendo lentamente. A convecção do manto, em última análise, conduz o movimento das placas tectônicas. Por sua vez, os pratos também agitam o manto, onde eles são subduzidos devido ao deslizamento um em cima do outro, e afundar através do manto a grandes profundidades.

Os cientistas há muito se perguntam se o manto da Terra está bem misturado por esta agitação e os movimentos convectivos de agitação (convecção do manto), ou se a parte inferior do manto tiver uma composição diferente da parte superior. Que algumas placas são subduzidas até a base do manto, viajando 3000 km em cerca de 200 milhões de anos, é tradicionalmente tida como prova de um guisado de manto bem mexido e misto.

O ensopado de manto mal misturado da Terra

Nesta pesquisa, os cientistas adotaram uma nova abordagem, considerando se a composição química das rochas do manto afeta o movimento convectivo de agitação. Algumas rochas se deformam e fluem mais prontamente do que outras, comportando-se como água em oposição a líquidos de alta viscosidade, como mel. Por exemplo, despejar água em uma panela de guisado resulta na mistura da água com o guisado, mesmo sem mexer muito. Desnecessário dizer, levaria muito mais tempo para o mel se misturar ao ensopado. Notavelmente, se os bolinhos forem colocados no ensopado, então, os dois componentes nunca se misturarão. Mesmo que os bolinhos sejam geralmente deformáveis; o guisado fervente simplesmente flui ao redor dos bolinhos porque é muito mais deformável, ou menos viscoso, do que bolinhos.

Agora, na terra, As rochas do manto inferior se comportam mais como ensopado do que bolinhos (ou mais como água do que mel), dependendo de sua composição química. Se as rochas do manto inferior são relativamente enriquecidas em sílica (ou SiO2, que também é o principal componente da areia), eles são mais viscosos e se comportam mais como bolinhos em comparação com rochas empobrecidas de sílica, que são mais fracos e se comportam mais como o próprio guisado. Isso é intrigante porque muitos meteoritos que são considerados os blocos de construção da Terra têm um conteúdo de sílica mais alto do que as rochas na parte superior do manto da Terra. Para compensar o equilíbrio da depleção de sílica na maioria das rochas do manto que foram sondadas, pelo menos algumas rochas no manto inferior devem ser relativamente ricas em sílica. Então, o manto da Terra pode ser um pouco como um bem misturado, guisado empobrecido de sílica com alguns bolinhos ricos em sílica mal misturados perto de sua base.

Para estudar o movimento de agitação do guisado de manto, Maxim Ballmer e seus colegas da ELSI adicionaram uma forte camada rica em sílica às simulações numéricas da convecção do manto. Eles descobriram que, após uma grande reviravolta na estratificação inicialmente imposta, o manto tornou-se organizado em grandes células de convecção semelhantes a rolos, onde rochas fracas com empobrecimento de sílica preenchem o manto superior e circulam em torno de blocos ricos em sílica no manto inferior ao longo de uma correia transportadora gigante (Fig.1).

Blocos gigantes de rochas antigas escondidas sob a África e o Pacífico?

Nas simulações, este padrão de convecção agitada permaneceu estável por muitos bilhões de anos, e mais do que a idade da Terra. Os blocos ricos em sílica no manto inferior têm provavelmente mais de 1000 km de diâmetro e 10, 000s km de comprimento, constituindo aproximadamente 15% da massa do manto. Ballmer e seus colegas pensam que estão escondidos muito abaixo da África e do Pacífico, em forma de salsichas gigantes ou donuts.

A existência de tais domínios fortes pode explicar porque algumas das placas subduzidas não afundam em direção à base do manto, mas sim lagoa em profundidades intermediárias, onde encontram as salsichas fortes ou donuts. A estabilidade de longo prazo desses domínios pode ser responsável pela diversidade geoquímica de lavas de fontes profundas na superfície da Terra. Embora algumas lavas estejam relacionadas ao derretimento de rochas do manto que foram recicladas da crosta próxima à superfície e circularam através do manto, outros traçam evidências de domínios antigos que evitaram a circulação e a reciclagem desde os primeiros dias de nosso planeta.

A sobrevivência de rochas antigas no manto de convecção tem sido um quebra-cabeça de longa data para muitos cientistas, mas agora pode ser resolvido como uma consequência da mistura ineficiente entre rochas fortes enriquecidas com sílica e o manto empobrecido em sílica, muito mais fraco.