Essas antigas rochas metamórficas chamadas gnaisses, encontradas na costa ártica, representam as raízes dos continentes agora expostas na superfície. Os cientistas disseram que as rochas sedimentares intercaladas nestes tipos de rochas forneceriam um motor térmico para estabilizar os continentes. Crédito:Jesse Reimink Antigas e extensas extensões de crosta continental chamadas crátons ajudaram a manter os continentes da Terra estáveis durante milhares de milhões de anos, mesmo à medida que as massas de terra se deslocam, as montanhas se erguem e os oceanos se formam. Um novo mecanismo proposto pelos cientistas da Penn State pode explicar como é que os crátons se formaram há cerca de 3 mil milhões de anos, uma questão persistente no estudo da história da Terra.
Os cientistas relatam na revista Nature que os continentes podem não ter emergido dos oceanos da Terra como massas de terra estáveis, cuja marca registrada é uma crosta superior enriquecida em granito. Em vez disso, a exposição de rocha fresca ao vento e à chuva há cerca de 3 mil milhões de anos desencadeou uma série de processos geológicos que acabaram por estabilizar a crosta – permitindo-lhe sobreviver durante milhares de milhões de anos sem ser destruída ou reiniciada.
As descobertas podem representar uma nova compreensão de como evoluem planetas potencialmente habitáveis, semelhantes à Terra, disseram os cientistas.
“Para fazer um planeta como a Terra é preciso criar uma crosta continental e estabilizá-la”, disse Jesse Reimink, professor assistente de geociências na Penn State e autor do estudo. "Os cientistas pensam que estes são a mesma coisa:os continentes tornaram-se estáveis e depois emergiram acima do nível do mar. Mas o que estamos a dizer é que esses processos são separados."
Os crátons estendem-se por mais de 150 quilómetros, ou 93 milhas, desde a superfície da Terra até ao manto superior – onde actuam como a quilha de um barco, mantendo os continentes a flutuar ao nível do mar ou perto dele ao longo do tempo geológico, disseram os cientistas.
O intemperismo pode ter concentrado elementos produtores de calor como urânio, tório e potássio na crosta rasa, permitindo que a crosta mais profunda esfriasse e endurecesse. Este mecanismo criou uma camada espessa e dura de rocha que pode ter protegido o fundo dos continentes de serem deformados posteriormente – uma característica dos crátons, disseram os cientistas.
"A receita para formar e estabilizar a crosta continental envolve concentrar esses elementos produtores de calor - que podem ser considerados pequenos motores térmicos - muito perto da superfície", disse Andrew Smye, professor associado de geociências na Penn State e autor do livro. estudar. "Você tem que fazer isso porque cada vez que um átomo de urânio, tório ou potássio se decompõe, ele libera calor que pode aumentar a temperatura da crosta. A crosta quente é instável - é propensa a ser deformada e não permanece."
À medida que o vento, a chuva e as reações químicas destruíam as rochas nos primeiros continentes, os sedimentos e os minerais argilosos eram arrastados para os riachos e rios e transportados para o mar, onde criavam depósitos sedimentares como xistos com elevadas concentrações de urânio, tório e potássio, o disseram os cientistas.
Colisões entre placas tectônicas enterraram essas rochas sedimentares profundamente na crosta terrestre, onde o calor radiogênico liberado pelo xisto desencadeou o derretimento da crosta inferior. Os derretimentos eram flutuantes e ascendiam de volta à crosta superior, prendendo os elementos produtores de calor em rochas como o granito e permitindo que a crosta inferior esfriasse e endurecesse.
Acredita-se que os crátons se formaram entre 3 e 2,5 mil milhões de anos atrás – uma época em que elementos radioactivos como o urânio teriam decaído a uma taxa cerca de duas vezes mais rápida e libertado duas vezes mais calor do que hoje.
O trabalho destaca que a época em que os crátons se formaram no início da Terra média era especialmente adequada para os processos que podem tê-los levado a se tornarem estáveis, disse Reimink.
“Podemos pensar nisso como uma questão de evolução planetária”, disse Reimink. "Um dos principais ingredientes necessários para criar um planeta como a Terra pode ser o surgimento de continentes relativamente cedo em sua vida. Porque você criará sedimentos radioativos que são muito quentes e que produzem uma área realmente estável de crosta continental. que vive próximo ao nível do mar e é um ótimo ambiente para a propagação da vida."
Os pesquisadores analisaram as concentrações de urânio, tório e potássio de centenas de amostras de rochas do período Arqueano, quando os crátons se formaram, para avaliar a produtividade do calor radiogênico com base nas composições rochosas reais. Eles usaram esses valores para criar modelos térmicos de formação de crátons.
“Anteriormente, as pessoas observaram e consideraram os efeitos da mudança na produção de calor radiogênico ao longo do tempo”, disse Smye. “Mas o nosso estudo liga a produção de calor baseada nas rochas ao surgimento de continentes, à geração de sedimentos e à diferenciação da crosta continental.”
Normalmente encontrados no interior dos continentes, os crátons contêm algumas das rochas mais antigas da Terra, mas continuam a ser difíceis de estudar. Em áreas tectonicamente ativas, a formação de cinturões de montanhas pode trazer à superfície rochas que antes estavam enterradas no subsolo.
Mas as origens dos crátons permanecem no subsolo e são inacessíveis. Os cientistas disseram que o trabalho futuro envolverá a amostragem de interiores antigos de crátons e, talvez, a perfuração de amostras para testar o seu modelo.
“Essas rochas sedimentares metamorfoseadas que derreteram e produziram granitos que concentram urânio e tório são como caixas-pretas que registram pressão e temperatura”, disse Smye. "E se conseguirmos desbloquear esse arquivo, poderemos testar as previsões do nosso modelo para a trajetória de voo da crosta continental."
