O manto da Terra é feito de rocha sólida que, no entanto, circula lentamente ao longo de milhões de anos. Alguns geólogos presumem que essa circulação lenta teria apagado quaisquer vestígios geoquímicos da história primitiva da Terra há muito tempo. Mas um novo estudo liderado por geólogos da Universidade de Maryland encontrou novas evidências que podem remontar a mais de 4,5 bilhões de anos.

Os autores do artigo de pesquisa, publicado em 7 de abril na revista Ciência , estudou rochas vulcânicas que surgiram recentemente de vulcões no Havaí e Samoa. As rochas contêm anomalias geoquímicas surpreendentes - as "impressões digitais" das condições que existiram logo após a formação do planeta.

Os pesquisadores ainda não têm certeza de como o manto da Terra preservou essas anomalias. Mas os resultados do grupo sugerem que algumas dessas rochas contêm material que sobreviveu por toda a história da Terra - e que o interior do planeta pode não estar bem misturado, afinal.

"Encontramos assinaturas geoquímicas que devem ter sido criadas há quase 4,5 bilhões de anos, "disse Andrea Mundl, um pesquisador de pós-doutorado em geologia na UMD e o principal autor do estudo. "Foi especialmente emocionante encontrar essas anomalias em rochas tão jovens. Ainda não sabemos como essas assinaturas sobreviveram por tanto tempo, mas temos algumas ideias. "

As assinaturas anômalas são encontradas nas proporções dos principais isótopos de dois elementos:tungstênio e hélio.

No caso do tungstênio, que tem muitos isótopos, a proporção importante é tungstênio-182 a tungstênio-184. O isótopo mais pesado, tungstênio-184, é estável e existe desde que o planeta se formou. Tungstênio-182, por outro lado, resulta da decomposição do háfnio-182, que é altamente instável. Todo o háfnio-182 de ocorrência natural decaiu nos primeiros 50 milhões de anos da história da Terra, deixando o tungstênio-182 em seu lugar.

O tungstênio e o háfnio se comportaram de maneira muito diferente durante os primeiros 50 milhões de anos do planeta. O tungstênio tende a se associar aos metais, então a maior parte dele migrou para o núcleo da Terra, enquanto háfnio, que tende a se associar com minerais de silicato, ficou no manto e na crosta terrestre. A maioria das rochas da Terra tem uma proporção semelhante de tungstênio-182 a tungstênio-184, e essa proporção serve como uma linha de base global. Os geólogos podem aprender muito com as rochas com uma quantidade incomumente alta ou baixa de tungstênio-182 - o que indica quanto háfnio-182 estava presente na rocha há muito tempo.

"Quase todas essas anomalias se formaram nos primeiros 50 milhões de anos após a formação do sistema solar, "Disse Mundl." Níveis mais altos do que o normal de tungstênio-182 são vistos em rochas muito antigas que provavelmente continham muito háfnio há muito tempo. Mas níveis mais baixos de tungstênio-182 são raros, e assemelham-se ao que podemos esperar ver nas profundezas da superfície, dentro ou perto do núcleo metálico do planeta. "

Com certeza, Mundl e seus colegas observaram uma quantidade anormalmente baixa de tungstênio-182 em algumas das rochas do Havaí e Samoa. Sozinho, a proporção de isótopos de tungstênio é interessante, mas não o suficiente para tirar conclusões convincentes. Mas os pesquisadores também observaram que as mesmas rochas contêm uma proporção incomum de isótopos de hélio.

Hélio-3 é extremamente raro na Terra, e tende a aparecer em amostras de rocha que não foram derretidas ou recicladas desde que o planeta se formou. Hélio-4, por outro lado, pode se formar a partir da decomposição radioativa do urânio e do tório. Uma proporção maior do que o normal de hélio-3 para hélio-4 normalmente indica rochas muito antigas que não foram alteradas significativamente desde a formação do planeta.

"As variações na composição isotópica do hélio são conhecidas há muito tempo, mas nunca foram correlacionados com outros parâmetros geoquímicos, "disse Richard Walker, professor e chefe do departamento de geologia da UMD e co-autor do artigo. "Rochas com altas razões de hélio-3 para hélio-4 têm comumente sido especuladas para conter material do manto 'primitivo', mas como primitivo não era conhecido. Nossos dados de tungstênio mostram que ele é realmente muito primitivo, com a região de origem provavelmente se formando nos primeiros 50 milhões de anos da história do sistema solar. "

Mundl, Walker e seus co-autores sugerem alguns cenários diferentes que poderiam ter produzido as anomalias de tungstênio e hélio que observaram em rochas vulcânicas do Havaí e Samoa. Talvez os vulcões estejam extraindo material do núcleo da Terra, onde as proporções devem favorecer baixo tungstênio-182 e alto hélio-3.

Alternativamente, a superfície rochosa externa da Terra pode ter se formado em manchas, com vastos oceanos de magma entre eles. Partes desses oceanos de magma podem ter se cristalizado e afundado na fronteira entre o manto e o núcleo, preservando as antigas assinaturas de tungstênio e hélio.

"Cada um desses cenários contém algumas inconsistências que ainda não podemos explicar, "Mundl disse." Mas este é um resultado empolgante que certamente gerará muitas novas questões de pesquisa interessantes. "