A atividade da Terra sólida - por exemplo, vulcões em Java, terremotos no Japão, etc. - é bem compreendida dentro do contexto da teoria de placas tectônicas de ~ 50 anos. Essa 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 tenha um conceito firme sobre como as placas tectônicas começaram. Este mês, uma nova resposta foi apresentada pelo Dr. Alexander Webb da Divisão de Ciências da Terra e Planetárias e Laboratório de Pesquisa Espacial da Universidade de Hong Kong, em colaboração com uma equipe internacional em um artigo publicado na Nature Communications. Dr. Webb atua como autor correspondente no novo trabalho.
O Dr. Webb e sua equipe propuseram que a casca da Terra primitiva esquentasse, o que causou uma expansão que gerou rachaduras. Essas rachaduras cresceram e se aglutinaram 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, o professor Chunan Tang, da Dalian University of Technology. 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 na (Figura 1).
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| Um instantâneo de um modelo do novo trabalho, mostrando os estágios finais de crescimento e coalescência de uma nova rede de fratura global. As fraturas são em preto / sombra e as cores mostram tensões (a cor rosa denota tensão de tração, a cor azul denota tensão de compressão). (Foto: Universidade de Hong Kong) |
Embora este novo modelo seja bastante simples - a casca inicial da Terra se aqueceu, expandiu e rachou - superficialmente, este modelo se assemelha a idéias há muito desacreditadas e contrastam com os preceitos físicos básicos da ciência da Terra. Antes da revolução das placas tectônicas dos anos 60, as atividades da Terra e a distribuição dos oceanos e continentes eram explicadas por uma variedade de hipóteses, incluindo a chamada hipótese da expansão da Terra. Luminares como Charles Darwin postularam que grandes terremotos, construção de montanhas e a distribuição de massas de terra eram considerados resultados da expansão da Terra. No entanto, como 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 pensam que a litosfera primitiva da Terra experimentou expansão térmica?
"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 das profundezas para a superfície, foi o principal modo de perda de calor precoce, isso muda tudo." O domínio do vulcanismo teria um efeito inesperado de congelamento na camada externa da Terra, conforme documentado no trabalho anterior do Dr. Webb e do coautor Dr. William Moore (publicado na Nature em 2013). 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 o material frio para baixo. Este movimento descendente contínuo do material frio da superfície teria um efeito de congelamento na litosfera primitiva. Como a Terra estava esfriando de modo 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, ela se fraturará e o rápido crescimento de uma rede de fratura dividirá a litosfera terrestre em placas. Como a Terra estava esfriando de modo geral, a produção de calor e o vulcanismo correspondente teriam diminuído.
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, ela se fraturará e o rápido crescimento de uma rede de fratura dividirá a litosfera terrestre em placas. 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, ela se fraturará e o rápido crescimento de uma rede de fratura dividirá a litosfera terrestre em placas. 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, ela se fraturará e o rápido crescimento de uma rede de fratura dividirá a litosfera terrestre em placas.
O Dr. Webb e seus colegas continuam a explorar o desenvolvimento inicial de nosso planeta e de outros planetas e luas do sistema solar, por meio de estudos baseados em campo, analíticos e teóricos integrados. 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 Terra e da ciência planetária: como e por que a Terra passou de uma bola derretida para o nosso planeta de placas tectônicas?
Fonte original da informação: Universidade de Hong Kong (2020).