p A atividade da Terra sólida - por exemplo, vulcões em Java, terremotos no Japão, etc. - é bem compreendido dentro do contexto da teoria das placas tectônicas de ~ 50 anos. Esta teoria postula que a camada externa da Terra (a "litosfera" da Terra) é subdividida em placas que se movem umas em relação às outras, concentrando a maior parte da atividade ao longo dos limites entre as placas. Pode ser surpreendente, então, que a comunidade científica não tem um conceito firme sobre como as placas tectônicas começaram. Este mês, uma nova resposta foi apresentada pelo Dr. Alexander Webb da Divisão da Terra e Ciência Planetária e Laboratório de Pesquisa Espacial da Universidade de Hong Kong, em colaboração com uma equipe internacional em um artigo publicado em Nature Communications . Webb atua como autor correspondente no novo trabalho. p Dr. Webb e sua equipe propuseram que a casca da Terra primitiva aquecesse, que causou expansão que gerou fissuras. Essas rachaduras cresceram e se fundiram em uma rede global, subdividindo a casca da Terra primitiva em placas. Eles ilustraram essa ideia por meio de uma série de simulações numéricas, usando um código de mecânica de fratura desenvolvido pelo primeiro autor do artigo, Professor Chunan Tang da Universidade de Tecnologia de Dalian. Cada simulação rastreia a tensão e a deformação experimentadas por uma casca de expansão térmica. As conchas geralmente podem suportar cerca de 1 km de expansão térmica (o raio da Terra é de ~ 6371 km), mas a expansão adicional leva ao início da fratura e ao rápido estabelecimento da rede global de fratura (Figura 1).

p Embora este novo modelo seja simples o suficiente - a casca inicial da Terra aqueceu, expandido, e rachado - superficialmente, esse modelo se assemelha a idéias há muito desacreditadas e contrasta com os preceitos físicos básicos das ciências da Terra. Antes da revolução das placas tectônicas da década de 1960, As atividades da Terra e a distribuição dos oceanos e continentes foram explicadas por uma variedade de hipóteses, incluindo a chamada hipótese de expansão da Terra. Luminares como Charles Darwin postularam que grandes terremotos, construção de montanhas, e a distribuição das massas de terra foi pensada para resultar da expansão da Terra. Contudo, porque a principal fonte de calor interna da Terra é a radioatividade, e a decadência contínua de elementos radioativos significa que há menos calor disponível conforme o tempo avança, a expansão térmica pode ser considerada muito menos provável do que seu oposto:a contração térmica. Por que, então, o Dr. Webb e seus colegas acham que a litosfera da Terra primitiva experimentou expansão térmica?

p "A resposta está na consideração dos principais mecanismos de perda de calor que poderiam ter ocorrido durante os primeiros períodos da Terra, "disse o Dr. Webb." Se a advecção vulcânica, transportando material quente da profundidade para a superfície, foi o principal modo de perda de calor precoce, isso muda tudo. "O domínio do vulcanismo teria um efeito inesperadamente assustador na camada externa da Terra, conforme documentado no trabalho anterior do Dr. Webb e co-autor do Dr. William Moore (publicado em Natureza em 2013).

p Isso ocorre porque o novo material vulcânico quente retirado das profundezas da Terra teria sido depositado como material frio na superfície - o calor seria perdido para o espaço. A evacuação em profundidade e o empilhamento na superfície teriam eventualmente exigido que o material da superfície afundasse, trazendo material frio para baixo. Esse movimento contínuo para baixo do material frio da superfície teria um efeito de congelamento na litosfera primitiva. Como a Terra estava esfriando no geral, a produção de calor e o vulcanismo correspondente teriam diminuído. Correspondentemente, o movimento descendente da litosfera teria diminuído com o tempo, e assim, mesmo enquanto o planeta em geral esfriava, a litosfera resfriada teria sido cada vez mais aquecida por meio da condução de material profundo quente abaixo. Esse aquecimento teria sido a fonte da expansão térmica invocada no novo modelo. A nova modelagem ilustra que, se a litosfera sólida da Terra for suficientemente expandida termicamente, iria se quebrar, e o rápido crescimento de uma rede de fraturas dividiria a litosfera da Terra em placas.

p Dr. Webb e seus colegas continuam a explorar o desenvolvimento inicial de nosso planeta, e dos outros planetas e luas do sistema solar, por meio de campo integrado, analítico, e estudos teóricos. Suas explorações baseadas em campo os levam a locais distantes na Austrália, Groenlândia, e África do Sul; suas pesquisas analíticas investigam a química de rochas antigas e seus componentes minerais; e seus estudos teóricos simulam vários processos geodinâmicos propostos. Juntos, esses estudos fragmentam um dos maiores mistérios remanescentes da ciência planetária:como e por que a Terra passou de uma bola derretida a placas tectônicas?