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Oceano de magma ancestral ainda influencia a Terra, diz estudo

by with No Comment Ciência e Espaçoformação da terraMagmaNúcleo da Terra

Durante seus anos iniciais, a Terra teve um oceano de magma borbulhando abaixo de sua superfície. Esse fenômeno ainda é nebuloso para os geólogos, que buscam entender sua origem e implicações. Uma nova pesquisa se aprofundou no assunto e descobriu que anomalias atuais no manto podem estar ligadas a esse momento da história do planeta.

A comunidade cientifica debate o assunto há décadas. Evidencias geoquímicas de estudos anteriores indicaram que um mar de magma se formou entre o núcleo e o manto terrestre há centenas de milhões de anos. Porém, modelos científicos de formação planetária indicam que a Terra se solidificou de dentro para fora, sendo difícil a formação de um oceano de lava.

A nova pesquisa demonstrou que a existência de um mar de magma é possível e, além disso, inevitável para a formação do planeta. Independente de onde a Terra começou a se solidificar, um oceano de basalto – rocha que surge quando o magma resfria – se formou, o que indica a presença de lava.

Animação mostra as plumas mantélicas nas profundezas da Terra. (Imagem: Sanne.cottaar / Wikimedia Commons)

Outro remanescente desse oceano borbulhante pode ser as plumas mantélicas. Elas são regiões gigantes no manto onde as ondas de choque dos terremotos viajam mais lentamente, o que denota sua composição diferenciada.

Há um debate entre os cientistas sobre se as plumas seriam restos da crosta que foram empurradas para o fundo do manto, tendo algumas centenas de anos. Ou, se são sobras do oceano de magma basal da Terra, o que as faz ter cerca de 4,4 bilhões de anos.

Os resultados do novo estudo colaboram para a segunda perspectiva. As descobertas podem ter impacto em como os cientistas entendem a história da Terra, segundo explicou o pesquisador Charles-Édouard Boukaré, autor principal do artigo.

Oceano de magma se formou abaixo do manto

A equipe de pesquisa construiu um novo modelo da formação da Terra. Eles utilizaram dados geoquímicos e sísmicos para analisar o comportamento de diversos elementos, principalmente os que compõem o magma e os que mais facilmente se cristalizam. Ao observar esses elementos-chave, o grupo conseguiu revelar quando e em que ordem as rochas do manto solidificaram.

Estudos anteriores da formação do planeta focavam na solidificação inicial do manto enquanto ele ainda estava líquido. O grupo foi além, olhando para o ponto no qual o manto estava cristalizado o suficiente para se comportar mais como um sólido do que como líquido. Nesse momento, eles descobriram que, independentemente de onde a solidificação começou, um oceano de magma se formaria.

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Ilustração das camadas da Terra. A crosta é a camada mais superficial; o manto é a camada intermediária; e o núcleo, a camada central. (Imagem: Rost9 / Shutterstock)

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O processo de formação do mar de lava teria começado com uma fina crosta de materiais sólidos na superfície quente e líquida da Terra jovem. Como eles estavam cristalizados e frios, acabavam afundando e derretendo novamente. A medida que o manto esfriava, esses materiais começaram a ir mais fundo e se acumular no manto inferior.

Esses sólidos eram ricos em óxido de ferro, que é denso e tem baixo ponto de fusão, por isso continuou a derreter e afundar mais. Assim, em determinada profundidade, o calor do núcleo manteve grandes quantidades desse material derretido, formando o oceano de magma basal.

Modelo inédito poderá ser aplicado em Marte

O estudo sugere que a estrutura principal do planeta se formou no começo de sua história. A base para as dinâmicas da Terra continuam a influenciar o seu funcionamento, segundo explicaram os cientistas.

“Podemos dizer que, se tivermos alguma condição inicial do planeta e pudermos modelar os estágios iniciais da evolução planetária, poderemos então prever a maior parte de seu comportamento em longas escalas de tempo”, disse Boukaré ao site Live Science.

A equipe agora está em busca de aprimorar o modelo de formação de planetas desenvolvido na pesquisa. Eles planejam aplicar o sistema para outros astros, como Marte, para ver se planetas rochosos passaram por transições similares.

“Este trabalho pode servir como base para reexaminar a intrincada interação entre a dinâmica do manto, a petrologia e a geoquímica durante os primeiros bilhões de anos da evolução dos planetas rochosos”, concluíram os pesquisadores.

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Cicatrizes ocultas da Terra podem desvendar a formação dos planetas rochosos

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Uma pesquisa publicada nesta quarta-feira (26) na revista Nature traz novas pistas sobre os primeiros dias da Terra e pode mudar o que a ciência entende sobre a formação dos planetas rochosos. 

Liderado pelo professor Charles-Édouard Boukaré, da Universidade de York, no Canadá, o estudo conecta diretamente os processos internos que aconteceram nos primeiros 100 milhões de anos do planeta à estrutura que ele apresenta atualmente.

Em poucas palavras:

  • Um estudo canadense traz novas informações sobre a origem da Terra;
  • Os pesquisadores analisaram os primeiros 100 milhões de anos do planeta;
  • Eles descobriram que a estrutura do manto inferior se formou há cerca de quatro bilhões de anos;
  • A equipe criou um modelo matemático para simular como o manto passou do estado líquido para sólido;
  • Descobriu-se que os cristais do manto surgiram em baixa pressão, perto da superfície, e não nas profundezas;
  • Isso pode mudar o que a ciência entende sobre a formação da Terra e de outros planetas rochosos.

O trabalho combina física e química para explicar a evolução inicial da Terra. Em um comunicado, Boukaré revela que essa é a primeira vez que um modelo físico mostra que a estrutura do manto inferior do planeta foi definida há cerca de quatro bilhões de anos.

Simulações numéricas da solidificação do manto da Terra a partir de um estado oceânico de magma mole. Crédito: Boukaré, CÉ., Badro, J. & Samuel, H.

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Eventos dos primeiros anos da Terra influenciam o planeta até hoje

O manto é uma camada espessa de rocha que envolve o núcleo de ferro da Terra. Essa estrutura é essencial porque influencia a dinâmica interna do planeta, incluindo o resfriamento do núcleo e a manutenção do campo magnético terrestre, que protege a Terra da radiação espacial.

A ciência já sabia bastante sobre a estrutura atual do manto graças a estudos de sismologia e geodinâmica. No entanto, Boukaré explica que ainda restava uma dúvida importante: há quanto tempo essas estruturas existem e como surgiram? 

Segundo o pesquisador, é como tentar entender como as experiências de infância moldam um adulto. “Assim como uma criança tem muita energia e faz coisas imprevisíveis, os planetas jovens também passam por transformações intensas”, explica Boukaré. “Muitos desses eventos nos primeiros anos continuam influenciando o planeta até hoje”.

Assinatura geoquímica da solidificação do oceano de magma para um intermediário

A equipe de Boukaré desenvolveu um novo modelo matemático, já que os modelos anteriores focavam apenas no estado atual, sólido, do manto. Os cientistas decidiram investigar o momento em que o manto ainda estava quente e parcialmente derretido, logo após a formação da Terra.

Esse modelo simula como o manto passou do estado líquido para o sólido, usando uma técnica que analisa diferentes fases do fluxo de magma. O estudo revelou um resultado surpreendente: a maioria dos cristais do manto se formou em baixa pressão, próximo à superfície, e não em alta pressão, como antes se pensava.

Essa descoberta desafia teorias antigas que afirmavam que a química do manto inferior era moldada apenas por reações de alta pressão, ocorridas em grandes profundidades. Agora, os cientistas precisam considerar também processos de baixa pressão.

Além de revelar detalhes sobre o passado da Terra, o estudo pode ajudar a prever como outros planetas rochosos evoluem. “Se soubermos como tudo começou, poderemos entender melhor como esses planetas se transformam ao longo do tempo”, conclui Boukaré.

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Oceanos levaram 500 milhões de anos até se tornaram habitáveis

by with No Comment Ciência e Espaçoformação da terraoceanosorigem da vida

Pesquisadores estimaram a linha do tempo dos processos que adaptaram os oceanos para a formação da vida. Eles propõem que os mares, antes muito ácidos e quentes, chegaram ao pH certo para hospedar os primeiros organismos cerca de 500 milhões de anos após a formação da Terra.

O termo pH (potencial hidrogeniônico) é uma medida da concentração de íons de hidrogênio em uma solução aquosa. Quando o nível é inferior a 7, o composto é considerado ácido, enquanto graus mais elevados indicam que a solução é alcalina.

A classificação dos oceanos modernos é ligeiramente alcalina, com um pH em torno de 8,1. O dióxido de carbono liberado na atmosfera tem mudado isso, resultando em mares mais ácidos. Ao se elevar o nível de acidez, os oceanos tornam-se incompatíveis com a vida porque dificultam a formação de moléculas orgânicas, explicam os cientistas.

Kit de fitas coloridas usado para medir o pH de uma substância.
(Imagem: Alvy16 / Wikimedia Commons)

Publicada na revista Nature Geoscience, a pesquisa estima que as condições primitivas do planeta geraram oceanos ácidos. Porém, tudo mudou com os processos tectônicos, que alteraram a química dos mares.

Acúmulos de água com pH mais baixo existiam em baías isoladas. Mas, eles tinham pouca conexão com os oceanos globais. “Para compreender a origem da vida, torna-se importante compreender quando e como a Terra começou a acolher um oceano com um pH mais neutro”, disse o primeiro autor do estudo, Meng Guo, ex-aluno da Universidade de Yale e pós-doutorando presidencial na Universidade Tecnológica de Nanyang, em Singapura, em um comunicado.

Os mares eram ácidos e quentes

Guo e o professor Jun Korenaga estimaram o tempo que os processos da história natural terrestre levaram para chegar a um ponto compatível com a vida. Eles modelaram as taxas de intemperismo dos silicatos do fundo do mar, o movimento dos primeiros protocontinentes e a captura do dióxido de carbono da atmosfera. 

A partir disso, chegaram ao resultado de que o pH oceânico da época era por volta de 5. Foram necessários 500 milhões de anos para atingir a neutralidade. Os pesquisadores se guiaram por uma série de estudos sobre a Terra antiga publicados pelo grupo de Korenaga.

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Microrganismos também estão presentes nos locais mais profundos dos oceanos. (Imagem: Osman Temizel / Shutterstock.com)

“Acho que a principal razão pela qual somos capazes de fazer esta modelagem agora é que a nossa compreensão da tectônica da Terra primitiva melhorou drasticamente nos últimos anos”, disse Korenaga, professor de ciências planetárias e da Terra da Faculdade de Artes e Ciências de Yale 

O processo de neutralização se deu por meio do intemperismo e da movimentação das placas tectônicas. Eles propõem que os oceanos eram inicialmente quentes e ricos em magnésio, o que acelerou a intempérie de rochas que produzem compostos alcalinos ou retêm dióxido de carbono, o que diminuiu a acidez.

Uma resposta leva a inéditas perguntas

A pesquisa levanta novas questões. A Terra tem 4,54 bilhões de anos e os relógios moleculares estimam que a vida surgiu há 4,2 bilhões de anos. Esse período é anterior ao que os pesquisadores constataram como ideal pelo pH dos oceanos.

Porém, há possíveis soluções. A estimativa pode estar errada, o que não é incomum, mas a validade dos relógios moleculares também é questionada quando evidências fósseis são utilizadas para calibrá-los.

“Modelar a evolução a longo prazo do pH dos oceanos é um problema notoriamente difícil, pois envolve quase todos os componentes do sistema terrestre: a atmosfera, o oceano, a crosta e o manto”, diz Guo

Cientistas dizem que LUCA, organismo ancestral comum universal , era similar aos procariontes. (Imagem: fusebulb/Shutterstock)

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No entanto, os novos conhecimentos podem ser a resposta para a questão de onde a vida começou. As principais hipóteses são em fontes termais no fundo do mar ou em lagoas insulares.

Os autores reconhecem que, segundo outras pesquisas, os oceanos da Terra poderiam ser alcalinos desde o início do planeta. Contudo, as poucas rochas daquela época que sobreviveram não são do tipo que preserva o registro do pH em que se formaram.

Descobertas além da história natural

A equipe disse que as suas descobertas vão além das transformações primitivas da Terra. Elas podem revelar também o papel que esses processos desempenham no clima moderno. 

Entender a origem da vida terrestre também abre margem para melhorar a busca por vida extraterrestre. Por isso, a pesquisa foi apoiada, em parte, por uma bolsa de astrobiologia da NASA. Se Guo e Korenaga estiverem certos, a procura por organismos além da Terra poderá ser mais precisa ao olhar com maior atenção o pH dos ambientes em outros planetas.

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