Um novo estudo de cientistas do Scripps Institution of Oceanography da UC San Diego e da University of Chicago lança luz sobre um debate acalorado nas ciências da Terra:quando começou a subducção das placas?

De acordo com os resultados publicados em 9 de dezembro na revista Avanços da Ciência , este processo poderia ter começado 3,75 bilhões de anos atrás, remodelando a superfície da Terra e preparando o cenário para um planeta hospitaleiro à vida.

Para geoquímicos como a professora assistente do Scripps e principal autora do estudo, Sarah Aarons, as pistas para a habitabilidade mais antiga da Terra estão nos elementos dos quais as rochas antigas são compostas - especificamente o titânio. Aarons analisou amostras das rochas mais antigas conhecidas da Terra do Complexo Acasta Gneiss na tundra canadense - um afloramento de gnaisses com 4,02 bilhões de anos. Estas rochas são datadas da era Hadean, que começou no início da formação da Terra e foi definida por condições infernais em um planeta que pareceria estranho aos nossos olhos modernos.

A pesquisa de Aarons focou em isótopos, que são variações do mesmo elemento com base no número de nêutrons que possuem. Pegando as amostras de Acasta Gneiss fornecidas por Jesse Reimink, um professor assistente na Penn State University, ela esmagou pedaços de rocha em um pó que foi então aquecido para formar uma conta de vidro, um processo que permite a dissolução do titânio que ela procurou analisar. Uma vez resfriado, o grânulo foi dissolvido em ácido e o titânio foi quimicamente separado de outros elementos. Aarons foi então capaz de determinar as variações dos isótopos de titânio presentes na amostra usando um espectrômetro de massa no laboratório Origins liderado por seu colaborador Nicolas Dauphas na Universidade de Chicago.

Aarons comparou essas amostras com as mais novas, rochas modernas formadas em zonas de subducção. Em amostras com idade de 3,75 bilhões de anos, ela notou semelhanças na estrutura e composição com as modernas, sugerindo que a subducção das placas começou nessa época.

"Muito trabalho anterior foi feito nessas rochas para datá-las cuidadosamente, e fornecer o contexto geoquímico e petrológico, "disse Aarons." Tivemos muita sorte em ter a oportunidade de medir as composições de isótopos de titânio, um sistema de isótopos em crescimento nessas amostras. "

Estudar a história e o início de antigas zonas de subducção é notoriamente difícil. As rochas são constantemente destruídas à medida que a crosta é empurrada para dentro do manto, deixando para trás algumas amostras que datam dos primeiros tempos da história da Terra. Os cientistas debateram por muito tempo quando as placas tectônicas e a subdução começaram, com estimativas variando de 0,85 a 4,2 bilhões de anos atrás - mais de dois terços da história do planeta. Descobrir quando a subducção das placas começou significa identificar quando a Terra fez a transição de um planeta dominado por massas terrestres transitórias que perfuram a superfície dos oceanos para um composto de continentes de longa vida, onde os ciclos biogeoquímicos de longo prazo são controlados por desgaseificação vulcânica e reciclagem para o interior da Terra.

A subducção das placas ocorre quando a crosta oceânica e a crosta continental colidem. Porque a crosta continental é mais espessa e menos densa, a crosta oceânica é empurrada para baixo no manto da Terra, a uma taxa média de alguns centímetros por ano. Este contato com o manto cria áreas que são quentes o suficiente para o magma escapar para a superfície, criando vulcões como o Monte Santa Helena e outros encontrados ao longo da Orla do Pacífico.

Placas tectônicas e zonas de subducção são responsáveis ​​pela aparência da Terra, impulsionando a criação de placas continentais e as bacias que se encheram para se tornarem oceanos. Eles também são o controle primário das características químicas da superfície do planeta, e são provavelmente responsáveis ​​pela capacidade da Terra de sustentar a vida. Essas zonas tectônicas são responsáveis ​​pela formação dos continentes emergentes e fornecem um importante controle do clima ao regular as quantidades de dióxido de carbono do efeito estufa na atmosfera.

Em amostras de rochas de quatro bilhões de anos, Aarons viu semelhanças com rochas modernas que são formadas em configurações de plumas, como o Havaí e a Islândia, onde uma massa de terra está flutuando sobre um ponto quente. Contudo, em rochas com idade de 3,75 bilhões de anos, ela notou uma mudança na tendência de rochas que são formadas em zonas de subducção modernas, sugerindo que nessa época da história da Terra essas áreas começaram a se formar.

"Embora a tendência nos dados de isótopos de titânio não forneça evidências de que as placas tectônicas estavam acontecendo globalmente, indica a presença de magmatismo úmido, que suporta subducção neste momento, "disse Aarons.