Ao contrário dos pôsteres que você pode ter visto pendurados nas paredes de edifícios de ciências e salas de aula, Lijun Liu, professor de geologia em Illinois, sabe que o interior da Terra não é como uma cebola.

Embora a maioria dos livros didáticos demonstre a superfície externa da Terra como a crosta, o próximo nível interno como o manto, e a camada mais interna como o núcleo, Liu disse que a realidade não é tão clara.

"Não é apenas em camadas, porque o interior da Terra não é estacionário, "Liu disse.

Na verdade, sob nossos pés há atividade tectônica da qual muitos cientistas estão cientes, mas Liu e sua equipe criaram um modelo de computador para ajudar a explicá-lo melhor - um modelo tão eficaz que os pesquisadores acreditam que tem o potencial de prever onde ocorrerão terremotos e vulcões.

Usando este modelo, Liu, junto com o estudante de doutorado Jiashun Hu, e Manuele Faccenda da Universidade de Pádua, na Itália, publicou recentemente um artigo de pesquisa no jornal de Cartas da Terra e da Ciência Planetária que se concentra no manto profundo e sua relação com as placas tectônicas.

"É bem sabido que existem placas tectônicas conduzindo a evolução da Terra, mas exatamente como esse processo funciona não está totalmente claro, " ele disse.

Liu e Hu olharam especificamente para o continente da América do Sul para determinar quais fatores tectônicos contribuem para a deformação, ou a evolução, do manto.

Para responder a esta pergunta, a equipe criou um modelo centrado em dados usando o supercomputador Blue Waters no National Center for Supercomputing Applications em Illinois. Os sofisticados modelos geodinâmicos orientados a dados quadridimensionais estão entre os primeiros de seu tipo.

"Na verdade, somos os primeiros a usar modelos de assimilação de dados no estudo de deformação do manto, em uma abordagem semelhante à previsão do tempo, "Liu disse." Estamos tentando produzir um modelo de sistema que satisfaça simultaneamente todas as observações que temos. Podemos então obter um melhor entendimento sobre os processos dinâmicos da evolução da Terra. "

Embora existam muitos debates sobre como a evolução interna da Terra é conduzida, o modelo criado pela equipe parecia encontrar uma resposta que melhor se adequava às observações disponíveis e à física subjacente. A equipe descobriu que a laje subdutora - uma porção da placa oceânica que desliza sob a placa continental - é a força motriz dominante por trás da deformação do manto.

Essencialmente, a subducção ativa da placa determina a maioria dos outros processos que acontecem como parte de uma reação em cadeia. "O resultado é uma mudança de jogo. A força motriz do fluxo do manto é, na verdade, mais simples do que as pessoas pensavam, "Liu disse." É a consequência mais direta das placas tectônicas. Quando a laje se subduz, naturalmente controla tudo que o rodeia. De certa forma, isso é elegante, porque é simples. "

Ao compreender este mecanismo de evolução da Terra, a equipe pode fazer melhores previsões sobre o movimento do manto e da litosfera, ou crosta.

A equipe então avaliou as previsões do modelo usando outros dados. Hu, o autor principal do artigo, disse que, comparando as previsões com atividades tectônicas, como a formação de montanhas e vulcões, uma consistência clara emergiu.

"Achamos que nossa história está correta, "Hu disse.

Consequentemente, o modelo também fornece uma visão interessante sobre a evolução dos continentes desde o Jurássico, quando os dinossauros vagaram pela Terra na Pangéia, o único continente na época. Esta ainda é a pesquisa em andamento da equipe.

Liu disse que em um artigo separado que usa a mesma simulação, publicado por Liu e Hu em Cartas da Terra e da Ciência Planetária em 2016, o modelo forneceu uma previsão precisa de por que terremotos acontecem em locais específicos abaixo da América do Sul. Ele explicou que os terremotos não se espalham uniformemente dentro da laje de subducção, o que significa que existem áreas potencialmente onde um terremoto é mais ou menos provável de ocorrer.

"Descobrimos que sempre que você vê falta de terremotos em uma região, corresponde a um furo na laje, "Liu disse." Por causa da laje faltando no buraco, não há como gerar terremotos, para que possamos saber onde mais terremotos ocorrerão. "

O modelo também explicou por que certos vulcões podem existir mais para o interior e ter composições diferentes, apesar do pensamento comum de que os vulcões devem existir apenas ao longo da costa, como resultado da água saindo da laje descendente. Como o modelo ajuda a explicar, um vulcão pode se formar no interior se a laje subduz em um ângulo mais raso, e um buraco na laje rasa permite que um tipo especial de magma se forme pelo derretimento da crosta.

"Em última análise, este modelo fornecerá uma maneira promissora de resolver a questão de como e por que os continentes se movem da maneira que o fazem, "Liu disse." A resposta deve depender do que o manto está fazendo. Esta é uma maneira de entender muito melhor a evolução da Terra. "

A equipe está atualmente expandindo o modelo para analisar todo o globo.

"Esperamos resultados mais empolgantes, "Liu disse.