A causa dos terremotos mais profundos da Terra tem sido um mistério para a ciência por mais de um século, mas uma equipe de cientistas da Carnegie pode ter resolvido o caso.

Nova pesquisa publicada em AGU Advances fornece evidências de que os fluidos desempenham um papel fundamental em terremotos de foco profundo - que ocorrem entre 300 e 700 quilômetros abaixo da superfície do planeta. A equipe de pesquisa inclui os cientistas da Carnegie Steven Shirey, Lara Wagner, Peter van Keken, e Michael Walter, bem como Graham Pearson da Universidade de Alberta.

A maioria dos terremotos ocorre perto da superfície da Terra, até cerca de 70 quilômetros. Eles acontecem quando a tensão se acumula em uma fratura entre dois blocos de rocha - conhecida como falha - fazendo com que eles deslizem repentinamente um sobre o outro.

Contudo, mais profundamente na Terra, as pressões intensas criam muito atrito para permitir que esse tipo de deslizamento ocorra e as altas temperaturas aumentam a capacidade das rochas de se deformarem para acomodar as mudanças de tensões. Embora teoricamente inesperado, cientistas foram capazes de identificar terremotos que se originaram a mais de 300 quilômetros abaixo da superfície desde 1920.

"O grande problema que os sismólogos enfrentaram é como é possível que tenhamos esses terremotos de foco profundo, "disse Wagner." Depois de descer algumas dezenas de quilômetros, torna-se incrivelmente difícil explicar como estamos cometendo um deslize em uma falha quando o atrito é tão incrivelmente alto. "

O trabalho em andamento nas últimas décadas nos mostrou que a água desempenha um papel importante nos terremotos de profundidade intermediária - aqueles que ocorrem entre 70 e 300 quilômetros abaixo da superfície da Terra. Nestes casos, a água é liberada de minerais, o que enfraquece a rocha ao redor da falha e permite que os blocos de rocha deslizem. Contudo, os cientistas não achavam que esse fenômeno poderia explicar terremotos de foco profundo, em grande parte porque se acreditava que a água e outros compostos criadores de fluidos não conseguiriam descer o suficiente para o interior da Terra para fornecer um efeito semelhante.

Esse pensamento mudou pela primeira vez quando Shirey e Wagner compararam as profundezas dos raros diamantes da Terra profunda aos misteriosos terremotos de foco profundo.

"Os diamantes se formam nos fluidos", explicou Shirey, "se os diamantes estão lá, fluidos estão lá. "

Os próprios diamantes indicavam a presença de fluidos, Contudo, eles também trouxeram amostras das profundezas da Terra para os cientistas estudarem. Quando os diamantes se formam no interior da Terra, eles às vezes capturam pedaços de minerais da rocha circundante. Esses minerais são chamados de inclusões e podem tornar suas joias mais baratas, mas eles são inestimáveis ​​para os cientistas da Terra. Eles são uma das únicas maneiras pelas quais os cientistas podem estudar amostras diretas do interior profundo do nosso planeta.

As inclusões do diamante tinham a assinatura química distinta de materiais semelhantes encontrados na crosta oceânica. Isso significa que a água e outros materiais não foram criados de alguma forma nas profundezas do interior da Terra. Em vez de, eles foram carregados para baixo como parte de uma placa oceânica que afunda.

Disse Wagner:"A comunidade sismológica se afastou da ideia de que poderia haver água tão profunda. Mas petrologistas de diamantes como Steve estavam nos mostrando amostras e dizendo 'Não, não, não. Definitivamente há água aqui embaixo. Então, todos nós tivemos que nos reunir para descobrir como foi parar lá. "

Para testar a ideia, Wagner e van Keken construíram modelos computacionais avançados para simular as temperaturas de lajes que afundam em profundidades muito maiores do que as que haviam sido tentadas antes. Além da modelagem, Walter examinou as estabilidades dos minerais portadores de água para mostrar que sob o intenso calor e as pressões do interior profundo da Terra, eles iriam, na verdade, ser capaz de reter água em certas condições. A equipe mostrou que, embora as placas mais quentes não retenham água, os minerais nas placas oceânicas mais frias poderiam teoricamente transportar água para as profundezas que associamos a terremotos de foco profundo.

Para solidificar o estudo, a equipe comparou as simulações com dados sismológicos da vida real. Eles foram capazes de mostrar que as lajes que teoricamente poderiam transportar água para essas profundezas foram também as que experimentaram os terremotos profundos até então inexplicáveis.

Este estudo é incomum na aplicação de quatro disciplinas diferentes - geoquímica, sismologia, geodinâmica, e petrologia - para a mesma pergunta, todos apontando para a mesma conclusão:água e outros fluidos são um componente-chave de terremotos de foco profundo.

"A natureza dos terremotos profundos é uma das grandes questões da geociência, "disse Shirey." Precisávamos que todas essas quatro disciplinas diferentes se unissem para apresentar esse argumento. Acontece que tínhamos todos eles internados em Carnegie. "