Pesquisadores da Universidade de Saskatchewan, Canadá, junto com seus colaboradores na Universidade de Tecnologia de Zhejiang, China, e RIKEN Center for Computational Science, Japão, fez avanços significativos na restrição da idade dos oceanos de magma da Terra primitiva. Os resultados foram publicados recentemente em Nature Communications .

Propriedades de transporte como difusividade e viscosidade de derretimento ditaram a evolução dos primeiros oceanos de magma da Terra. Nesse trabalho, os autores exploraram a evolução da pressão das estruturas, densidades, e propriedades de transporte de um fundido basáltico modelo realista. Este modelo de fusão basáltica consistia em CaO, MgO, Al ₂ O ₃ , e SiO ₂ . Os cálculos foram realizados usando simulações de dinâmica molecular de primeiro princípio, mimetizando as condições de pressão e temperatura do manto da Terra. A equipe de pesquisa liderada pelo Prof. John S. Tse do Departamento de Física e Engenharia Física da Universidade de Saskatchewan encontrou anomalias na forma de reversão das propriedades de transporte (difusão e viscosidade) sob as condições do manto inferior. Esta reversão foi atribuída a interações atômicas temporais em alta pressão que são fluxionais e frágeis.

As ligações silício-oxigênio e alumínio-oxigênio são fatores decisivos que levaram à conclusão das propriedades de transporte. Nesse trabalho, os pesquisadores observaram que em pressões aproximadamente acima de 50 GPa, os laços tornam-se muito frágeis e continuam a quebrar-se muito frequentemente com o tempo. Há uma interconversão extremamente rápida entre cinco, seis, e coordenação de sete vezes dos átomos de silício e alumínio em relação aos átomos de oxigênio. Espera-se que este comportamento fluxional das ligações modifique as propriedades de transporte, aumentando a difusividade e reduzindo a viscosidade nessa faixa de pressão.

A viscosidade é um parâmetro muito significativo que controlava virtualmente todos os processos dinâmicos nos oceanos de magma da Terra primitiva. Os oceanos magmáticos são geralmente aceitos como responsáveis ​​pela formação do núcleo metálico e do manto de silicato por diferenciação, bem como a atmosfera e a hidrosfera por desgaseificação. Anteriormente, sugeriu-se que as escalas de tempo da cristalização do oceano de magma variam de milhares a milhões de anos. Este número depende da viscosidade do magma. Anteriormente, presumia-se que a viscosidade era muito alta, prevendo, portanto, escalas de tempo de ~ 100–200 milhões de anos para oceanos de magma. Estudos mais recentes usando diferentes suposições reduziram as escalas de tempo dos oceanos de magma para alguns milhões de anos. Nossos cálculos com a tendência reversa em ~ 50–82 GPa prevêem as magnitudes de viscosidade de ~ 0,1 Pa s para derretimentos basálticos sob a maioria das condições de manto inferior. Isso fornece suporte para as escalas de tempo curtas dos oceanos de magma em alguns milhões de anos.

"Nós não apenas restringimos com sucesso as curtas escalas de tempo dos oceanos de magma em alguns milhões de anos, mas também fornecemos uma explicação tentadora para as deflexões horizontais de superplumas em cerca de 1000 km abaixo da superfície da Terra, "disse John S. Tse.