Plumas de magma quente do ponto quente vulcânico que formou a Ilha da Reunião, no Oceano Índico, surgem de uma fonte incomumente primitiva nas profundezas da superfície da Terra, de acordo com o novo trabalho em Natureza de Bradley Peters da Carnegie, Richard Carlson, e Mary Horan junto com James Day do Scripps Institution of Oceanography.

Reunião marca a localização atual do hotspot que, há 66 milhões de anos, estourou os basaltos de inundação Deccan Traps, que cobrem a maior parte da Índia e podem ter contribuído para a extinção dos dinossauros. Acredita-se que os basaltos de inundação e outras lavas de pontos quentes se originem de diferentes porções do interior profundo da Terra do que a maioria dos vulcões na superfície da Terra, e estudar esse material pode ajudar os cientistas a entender a evolução do nosso planeta natal.

O calor do processo de formação da Terra causou extenso derretimento do planeta, levando a Terra a se separar em duas camadas quando o metal de ferro mais denso afundou em direção ao centro, criando o núcleo e deixando o manto rico em silicato flutuando acima.

Ao longo dos 4,5 bilhões de anos subsequentes de evolução da Terra, porções profundas do manto subiriam para cima, fundição, e, em seguida, separar mais uma vez por densidade, criando a crosta terrestre e alterando a composição química do interior da Terra no processo. À medida que a crosta afunda de volta para o interior da Terra - um fenômeno que ocorre hoje ao longo da fronteira do Oceano Pacífico - o movimento lento do manto da Terra trabalha para agitar esses materiais, junto com sua química distinta, de volta às profundezas da Terra.

Mas nem todo o manto está tão bem mesclado quanto esse processo indicaria. Algumas manchas mais antigas ainda existem - como bolsões de pó em uma tigela mal misturada de massa de bolo. A análise das composições químicas das rochas vulcânicas da Ilha da Reunião indicam que seu material de origem é diferente de outro, partes mais bem misturadas do manto moderno.

Usando novos dados de isótopos, a equipe de pesquisa revelou que as lavas da Reunião se originam de regiões do manto que foram isoladas do mais amplo, manto bem misturado. Esses bolsões isolados foram formados nos primeiros dez por cento da história da Terra.

Isótopos são elementos que têm o mesmo número de prótons, mas um número diferente de nêutrons. As vezes, o número de nêutrons presentes no núcleo torna um isótopo instável; para ganhar estabilidade, o isótopo irá liberar partículas energéticas no processo de decaimento radioativo. Este processo altera seu número de prótons e nêutrons e o transforma em um elemento diferente. Este novo estudo aproveita esse processo para fornecer uma impressão digital para a idade e a história de bolsos de manto distintos.

Samário-146 é um desses instáveis, ou radioativo, isótopo com meia-vida de apenas 103 milhões de anos. Ele decai para o isótopo neodímio-142. Embora samário-146 estivesse presente quando a Terra se formou, foi extinto muito cedo na infância da Terra, o que significa que o neodímio-142 fornece um bom registro da história mais antiga da Terra, mas nenhum registro da Terra do período depois que todo o samário-146 se transformou em neodímio-142. As diferenças nas abundâncias de neodímio-142 em comparação com outros isótopos de neodímio só poderiam ter sido geradas por mudanças na composição química do manto que ocorreram nos primeiros 500 milhões de anos dos 4,5 bilhões de anos de história da Terra.

A proporção de neodímio-142 para neodímio-144 nas rochas vulcânicas da Reunião, juntamente com os resultados de estudos de simulação e modelagem baseados em laboratório, indicam que, apesar de bilhões de anos de mistura do manto, O magma da pluma de Reunião provavelmente se origina de uma bolsa preservada do manto que sofreu uma mudança de composição causada pelo derretimento em grande escala do manto mais antigo da Terra.

As descobertas da equipe também podem ajudar a explicar a origem de regiões densas bem no limite do núcleo e do manto, chamadas grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento (LLSVPs) e zonas de velocidade ultrabaixa (ULVZs), reflecting the unusually slow speed of seismic waves as they travel through these regions of the deep mantle. Such regions may be relics of early melting events.

"The mantle differentiation event preserved in these hotspot plumes can both teach us about early Earth geochemical processes and explain the mysterious seismic signatures created by these dense deep-mantle zones, " said lead author Peters.