A Terra está estimada em cerca de 4,5 bilhões de anos, com a vida surgindo pela primeira vez há cerca de 3 bilhões de anos.

Para desvendar essa história incrível, os cientistas usam uma série de técnicas diferentes para determinar quando e para onde os continentes se moveram, como a vida evoluiu, como o clima mudou ao longo do tempo, quando nossos oceanos subiram e desceram, e como a terra foi moldada. Placas tectônicas - o enorme, placas de rocha em constante movimento que constituem a camada mais externa da Terra, a crosta - são centrais para todos esses estudos.

Junto com nossos colegas, publicamos o primeiro mapa tectônico da placa terrestre completa de meio bilhão de anos de história da Terra, a partir de 1, 000 milhões de anos atrás a 520 milhões de anos atrás.

O intervalo de tempo é crucial. É um período em que a Terra passou pelas oscilações climáticas mais extremas conhecidas, de extremos de gelo "Snowball Earth" a condições de estufa superaquecidas, quando a atmosfera recebeu uma grande injeção de oxigênio e quando a vida multicelular apareceu e explodiu em diversidade.

Agora, com este primeiro mapa global de placas tectônicas durante este período, nós (e outros) podemos começar a avaliar o papel dos processos tectônicos de placas em outros sistemas terrestres e até mesmo abordar como o movimento das estruturas nas profundezas da nossa Terra pode ter variado ao longo de um ciclo de um bilhão de anos.

A Terra se move sob nossos pés

Os limites das placas tectônicas da Terra moderna são mapeados em detalhes excruciantes.

Na Terra moderna, Os satélites de posicionamento global são usados ​​para mapear como a Terra muda e se move. Sabemos que as plumas de rocha quente emergindo de mais de 2, 500 km de profundidade no manto do planeta (a camada abaixo da crosta terrestre) atingiu a carapaça sólida do planeta (a crosta e a parte superior do manto). Isso força as placas tectônicas de superfície rígida a se moverem no ritmo do crescimento da unha.

Do outro lado das plumas de rocha quente que se elevam, estão as áreas conhecidas como zonas de subducção, onde vastas regiões do fundo do oceano mergulham nas profundezas da Terra. Eventualmente, essas placas oceânicas descendo atingem o limite entre as camadas do núcleo e do manto da Terra, cerca de 2, 900 km para baixo. Eles vêm juntos, formando acumulações térmicas ou químicas que eventualmente originam essas zonas de fluxo ascendente.

É uma coisa fascinante, mas esses processos também criam problemas para os cientistas que tentam olhar para trás no tempo. O planeta só pode ser mapeado diretamente nos últimos 200 milhões de anos. Antes disso, nos últimos quatro bilhões de anos, a maior parte da superfície do planeta está faltando, pois toda a crosta que se encontra sob os oceanos foi destruída por subducção. A crosta oceânica simplesmente não dura:está constantemente sendo puxada para as profundezas da Terra, onde é inacessível à ciência.

Mapeando a Terra em tempo profundo

Então, o que fizemos para mapear a Terra no tempo profundo? Para saber onde estavam as margens da placa e como elas mudaram, procuramos proxies - ou representações alternativas - das margens das placas no registro geológico.

Encontramos rochas que se formaram acima das zonas de subducção, em colisões continentais, ou nas fissuras onde as placas se separaram. Nossos dados vieram de rochas encontradas em locais como Madagascar, Etiópia e extremo oeste do Brasil. O novo mapa e o trabalho associado são o resultado de algumas décadas de trabalho de muitos excelentes alunos de doutorado e colegas de todo o mundo.

Agora temos mais detalhes, e uma visão de muito tempo atrás no tempo geológico, do que estavam disponíveis anteriormente para aqueles que estudam a Terra.

Usando outros métodos, as latitudes dos continentes no passado podem ser calculadas, como algumas rochas com ferro congelam o campo magnético nelas à medida que se formam. É como uma bússola fóssil, com a agulha apontando para o solo em um ângulo relacionado à latitude onde se formou - perto do equador, o campo magnético é aproximadamente paralelo à superfície da Terra, nos pólos, ela mergulha diretamente para baixo. Você pode ver isso hoje se comprar uma bússola na Austrália e levá-la para o Canadá:a bússola não funcionará muito bem, como a agulha vai querer apontar para a Terra. As agulhas da bússola são sempre balanceadas para permanecerem amplamente horizontais na região para a qual foram projetadas.

Mas, essas medidas chamadas "paleomagnéticas" são difíceis de fazer, e não é fácil encontrar rochas que preservem esses registros. Também, eles apenas nos falam sobre os continentes e não sobre as margens das placas ou os oceanos.

Por que mapear placas tectônicas antigas?

A falta de mapas tectônicos antigos representa um grande problema para a forma como entendemos nossa Terra.

As placas tectônicas influenciam muitos processos na Terra, incluindo o clima, a biosfera (a esfera da vida na parte externa do planeta), e a hidrosfera (o ciclo da água e como ela circula pelo planeta e como sua química varia).

Simplesmente redistribuindo as placas tectônicas, e, assim, movendo as posições (as latitudes e longitudes) dos continentes e oceanos, controles são colocados onde diferentes plantas e animais podem viver e migrar.

As localizações dos limites das placas também governam como as correntes oceânicas redistribuem o calor e a química da água. Diferentes massas de água no oceano contêm elementos sutilmente diferentes e suas várias formas, conhecido como isótopos. Por exemplo, a água nos oceanos profundos muitas vezes não estava na superfície por muitos milhares de anos, e tem composição diferente da água atualmente na superfície do oceano. Isso é importante porque diferentes massas de água contêm diferentes quantidades de nutrientes, redistribuindo-os para diferentes partes da Terra, mudando o potencial de vida em diferentes lugares.

As placas tectônicas também influenciam a quantidade de radiação do Sol que é refletida de volta para o espaço, mudando a temperatura da Terra.

A rapidez com que as placas tectônicas se movem também variou ao longo do tempo. Em diferentes períodos da história da Terra, havia mais vulcões no meio do oceano do que hoje, criando o movimento da água, como empurrar as águas do oceano sobre os continentes. Nessas horas, alguns tipos de erupções vulcânicas foram mais frequentes, bombeando mais gás para a atmosfera.

Cadeias de montanhas se formam quando as placas tectônicas colidem, que afetam as correntes oceânicas e atmosféricas, além de expor as rochas a serem erodidas. Isso bloqueia os gases de efeito estufa, e libera nutrientes no oceano.

Entenda as placas tectônicas antigas e iremos de alguma forma entender o antigo sistema terrestre. E a Terra como é hoje, e no futuro.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.