Um mapa geológico do maciço Wadi Tayin, Ofiolite Samail. Crédito:Modificado de Hanghøj et al. (2010), e Nicolas et al. (2001).
Ao examinar a taxa de resfriamento das rochas que se formaram a mais de 10 milhas abaixo da superfície da Terra, cientistas liderados pela Escola de Geociências da Universidade do Texas em Austin Jackson descobriram que a água provavelmente penetra profundamente na crosta e no manto superior nas zonas de propagação do meio do oceano, os locais onde a nova crosta é formada. A descoberta adiciona evidências para um lado de um debate de longa data sobre como o magma do manto da Terra esfria para formar as camadas inferiores da crosta.
A pesquisa foi liderada por Nick Dygert, um pós-doutorado no Departamento de Ciências Geológicas da Jackson School, e foi publicado em maio na edição impressa da Cartas da Terra e da Ciência Planetária em maio. Colaboradores incluem Peter Kelemen da Colombia University e Yan Liang da Brown University.
O manto da Terra é uma camada semissólida que separa a crosta do planeta do núcleo. Dygert disse que, embora seja bem conhecido que o magma ressurgindo do manto nas zonas de propagação do meio do oceano cria uma nova crosta, há muitas perguntas sobre como funciona o processo.
"Há um debate na comunidade científica sobre como a crosta oceânica se forma, "Dygert disse." E os diferentes modelos têm requisitos muito diferentes para regimes de resfriamento. "
Para saber mais sobre as condições em que o magma se transforma em rocha crustal, Dygert e seus colaboradores examinaram amostras de rochas que faziam parte do manto da Terra há cem milhões de anos, mas agora fazem parte de um desfiladeiro em Omã.
"Pode-se efetivamente caminhar 20 quilômetros no interior da Terra, "disse Kelemen." Isso permite que os cientistas acessem rochas que se formaram muito abaixo do fundo do mar e que não estão disponíveis para estudo. "
Um desenho ilustrando diferentes modos de formação de crosta na crosta oceânica inferior. O painel A mostra o modelo da geleira Gabbro. O painel B mostra o modelo Sheeted Sills. Crédito:Kathrin Faak, Laurence Coogan, Sumit Chakraborty.
A equipe usou "geotermômetros" - o nome de uma técnica que usa composições minerais dentro de amostras de rocha para calcular temperaturas e revelar a história de resfriamento da rocha. Os geotermômetros ajudam os cientistas a determinar as temperaturas experimentadas por magmas e rochas à medida que esfriam, e inferir a rapidez com que o resfriamento ocorreu. O estudo incluiu o uso de um novo geotermômetro desenvolvido por Liang, que registra a temperatura máxima que uma rocha atingiu antes de esfriar.
"Os geotermômetros tradicionais geralmente fornecem uma temperatura de resfriamento em vez de uma temperatura de formação para a rocha, "Dygert disse." Este termômetro é uma ferramenta nova e bacana porque nos permite olhar para uma parte da história de resfriamento que era inacessível para rochas ígneas anteriormente. "
As temperaturas registradas nas rochas mostram que a crosta inferior e o manto superior resfriaram e solidificaram quase que instantaneamente, Dygert disse - como uma "frigideira quente sendo jogada em uma pia com água" - enquanto o manto mais profundo esfriava mais gradualmente. A mudança de temperatura é indicativa de água circulando através da crosta e manto superior abaixo dos centros de disseminação meso-oceânicos, e o calor das porções mais profundas do manto sendo dissipado pelo contato com as rochas superiores mais frias.
Atualmente, existem duas teorias principais para a formação da crosta. Na hipótese de Sheeted Sill, a água do mar circulante resfria muitos pequenos depósitos de magma em diferentes profundidades na crosta inferior, que simultaneamente resfriaria o manto superior. Na hipótese da geleira Gabbro, o magma perde calor gradualmente à medida que flui para longe de uma câmara magmática central.
A seção de manto pesquisada no estudo veio da seção de ofiolito em Omã. Esta imagem mostra uma seção de ofiolito semelhante da Baía das Ilhas em Terra Nova. Crédito:Nick Dygert
Dygert disse que as temperaturas registradas pelos geotermômetros combinam com o processo de resfriamento do Sheeted Sill.
"O modelo Sheeted Sill requer um mecanismo muito eficiente de resfriamento porque a cristalização está acontecendo em todas as profundidades diferentes dentro da crosta ao mesmo tempo, "Dygert disse." E o que fomos capazes de encontrar implica fortemente que a circulação hidrotérmica foi muito eficiente em toda a seção da crosta. "
Descobrir como a crosta se forma está no cerne da compreensão da história geológica do nosso planeta, Dygert disse, mas os resultados também podem ter implicações para o futuro do nosso planeta. Alguns cientistas propuseram misturar dióxido de carbono (CO2) com água e injetá-lo na rocha do manto como um meio de combater as mudanças climáticas. O CO2 reage com os minerais do manto, que bloqueia com segurança o carbono em suas estruturas de cristal. Contudo, Dygert observa que a rocha do manto que já foi exposta à água do mar pode não reagir tão prontamente com o CO2, o que retardaria o processo de captura de carbono. Dygert disse que os novos resultados sugerem que a circulação de água sob as dorsais meso-oceânicas está efetivamente limitada à seção crustal, e que enormes seções do manto poderiam estar disponíveis sob a crosta oceânica para capturar o CO2 com eficiência.
