Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por geocientistas do Virginia Tech College of Science descobriu recentemente que porções profundas do manto da Terra podem ser tão quentes quanto há mais de 2,5 bilhões de anos.

O estudo, liderado por Esteban Gazel, professor assistente do Departamento de Geociências da Virginia Tech, e seu aluno de doutorado Jarek Trela ​​de Deer Park, Illinois, é publicado na última edição da Nature Geoscience . O estudo traz novidades, evidências sem precedentes sobre a evolução térmica das profundezas da Terra durante os últimos 2,5 bilhões de anos, Gazel disse.

O Éon Arqueano - cobrindo de 2,5 a 4 bilhões de anos atrás - é um dos tempos mais enigmáticos na evolução de nosso planeta, Gazel disse. Durante este período de tempo, a temperatura do manto da Terra - a região de silicato entre a crosta e o núcleo externo - era mais quente do que é hoje, devido a uma maior quantidade de calor radioativo produzido a partir da decomposição de elementos como o potássio, tório, e urânio. Porque a Terra estava mais quente durante este período, este intervalo de tempo geológico é marcado pela ampla ocorrência de uma rocha única conhecida como komatiíta.

"Komatiites são basicamente versões superquentes de fluxos de lava no estilo havaiano, "Gazel disse." Você pode imaginar um fluxo de lava havaiana, apenas komatiites eram tão quentes que brilhavam em branco em vez de vermelho, e eles fluíram em uma superfície planetária com condições atmosféricas muito diferentes, mais parecido com Vênus do que o planeta em que vivemos hoje. "

A Terra essencialmente parou de produzir komatiitas quentes abundantes após a era arqueana porque o manto esfriou durante os últimos 4,5 bilhões de anos devido ao resfriamento convectivo e uma diminuição na produção de calor radioativo, Gazel disse.

Contudo, Gazel e uma equipe fizeram o que chamam de uma descoberta surpreendente enquanto estudavam a química dos fluxos de lava relacionados às antigas Galápagos, preservado hoje na América Central:um conjunto de lavas que apresenta condições de derretimento e cristalização semelhantes aos misteriosos komatiitas arqueanos.

Gazel e colaboradores estudaram um conjunto de rochas da Suíte Tortugal, de 90 milhões de anos, na Costa Rica e descobriram que elas tinham concentrações de magnésio tão altas quanto komatiitas arqueanos, bem como evidências texturais de temperaturas de fluxo de lava extremamente altas.

"Estudos experimentais nos dizem que a concentração de magnésio de basaltos e komatiitos está relacionada à temperatura inicial do derretimento, "Gazel disse." Eles aumentam a temperatura, quanto maior o teor de magnésio de um basalto. "

A equipe também estudou a composição da olivina, o primeiro mineral que se cristalizou nessas lavas. Olivina - um mineral verde claro que Gazel tem explorado obsessivamente muitos vulcões e regiões magmáticas para pesquisar - é uma ferramenta extremamente útil para estudar uma série de condições relacionadas à origem de um fluxo de lava porque é a primeira fase mineral que cristaliza quando um manto derreter esfria. As olivinas também carregam inclusões de vidro - que já foi derretido - e outros minerais menores que são úteis para decifrar os segredos das profundezas da Terra.

“Usamos a composição da olivina como outro termômetro para corroborar o quão quentes essas lavas estavam quando começaram a esfriar, "Disse Gazel." Você pode determinar a temperatura em que a lava basáltica começou a cristalizar analisando a composição da olivina e as inclusões de outro mineral chamado espinélio. Em temperaturas mais altas, a olivina incorporará mais alumínio em sua estrutura e a espinela incorporará mais cromo. Se você souber quanto desses elementos estão presentes em cada mineral, então você sabe a temperatura em que eles se cristalizaram. "

A equipe descobriu que as olivinas Tortugal cristalizaram em temperaturas próximas de 2, 900 graus Fahrenheit (1, 600 graus Celsius) - tão altas quanto as temperaturas registradas pelas olivinas de komatiitas - tornando este um novo recorde nas temperaturas da lava nos últimos 2,5 bilhões de anos.

Gazel e colaboradores sugerem em seu estudo que a Terra ainda pode ser capaz de produzir derretimentos semelhantes ao komatiita. Seus resultados sugerem que as lavas de Tortugal provavelmente se originaram do núcleo quente da pluma do manto de Galápagos, que começou a produzir derretimentos há quase 90 milhões de anos e permaneceu ativa desde então.

Uma pluma de manto é uma estrutura de terra profunda que provavelmente se origina na fronteira manto-núcleo do planeta. Quando se aproxima da superfície do planeta, começa a derreter, formando recursos conhecidos como pontos de acesso, como aqueles encontrados no Havaí ou Galápagos. Os geólogos podem então estudar esses fluxos de lava de pontos críticos e usar suas informações geoquímicas como uma janela para as profundezas da Terra.

"O que é realmente fascinante neste estudo é que mostramos que o planeta ainda é capaz de produzir lavas tão quentes quanto durante o período arqueano, "Gazel disse." Com base em nossos resultados de lavas de Tortugal, pensamos que as plumas do manto estão 'batendo' em um fundo, região quente do manto que não esfriou muito desde o Arqueano. Achamos que esta região provavelmente está sendo sustentada pelo calor do núcleo em cristalização do planeta. "

“Esta é uma descoberta muito interessante e vamos continuar investigando Tortugal, "disse Trela, doutoranda e primeira autora do artigo. "Embora a Suíte Tortugal tenha sido descoberta e documentada há mais de 20 anos, não foi até agora que temos a tecnologia e suporte experimental para entender melhor as implicações globais desta localização. "

Trela ​​acrescentou, "Nossos novos dados sugerem que este conjunto de rochas oferece uma oportunidade tremenda de responder a perguntas-chave sobre o acúmulo da Terra, sua evolução térmica, e as mensagens geoquímicas que as plumas do manto trazem para a superfície do planeta. "