Uma nova idéia de como a camada externa da Terra se rompeu em placas tectônicas

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A teoria das tectônicas de placas postula que a casca externa da Terra é subdividida em placas que se movem uma em relação à outra, concentrando a maior parte da atividade ao longo dos limites entre as placas, mas a comunidade científica não tem um conceito firme de como começou a tectônica de placas. Uma nova resposta foi apresentada.

A atividade da Terra sólida – por exemplo, vulcões em Java, terremotos no Japão etc. – é bem compreendida dentro do contexto da teoria de 50 anos de idade das placas tectônicas. Essa teoria postula que a concha externa da Terra (“litosfera” da Terra) é subdividida em placas que se movem uma em relação à outra, 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 de como começou a tectônica de placas. Este mês, uma nova resposta foi apresentada pelo Dr. Alexander Webb, da Divisão de Ciências da Terra e Planetárias e Laboratório de Pesquisas Espaciais da Universidade de Hong Kong, em colaboração com uma equipe internacional em um artigo publicado na Nature Communications .

Webb e sua equipe propuseram que a casca da Terra se aquecesse, o que causou uma expansão que gerou rachaduras. Essas rachaduras cresceram e se fundiram em uma rede global, subdividindo a casca da Terra em placas. Eles ilustraram essa idéia por meio de uma série de simulações numéricas, usando um código de mecânica de fratura desenvolvido pelo primeiro autor do artigo, Professor Chunan Tang, da Universidade de Tecnologia de Dalian. 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 ~ 6371 km), mas uma expansão adicional leva ao início da fratura e ao rápido estabelecimento da rede global de fraturas.

Embora esse novo modelo seja bastante simples – a casca inicial da Terra aqueceu, expandiu e quebrou – superficialmente, esse modelo se assemelha a idéias há muito desacreditadas e contrasta com os preceitos físicos básicos da ciência da Terra. Antes da revolução das placas tectônicas da década de 1960, as atividades da Terra e a distribuição dos oceanos e continentes eram explicadas por uma variedade de hipóteses, incluindo a chamada hipótese da Terra em expansão. Luminares como Charles Darwin postularam que grandes terremotos, construção de montanhas e distribuição de massas de terra foram pensados ​​como resultado da expansão da Terra. No entanto, como a principal fonte de calor interna da Terra é a radioatividade, e o decaimento contínuo dos elementos radioativos significa que há menos calor disponível à medida que o tempo avança, a expansão térmica pode ser considerada muito menos provável que seu oposto: contração térmica. Por que, então, Webb e seus colegas pensam que a litosfera da Terra primitiva 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 da profundidade para a superfície, foi o principal modo de perda de calor precoce, isso muda tudo”. O domínio do vulcanismo teria um efeito inesperadamente arrepiante sobre a concha externa da Terra, conforme documentado no Dr. Webb e no trabalho anterior do co-autor 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 no espaço. A evacuação em profundidade e a acumulação na superfície acabariam exigindo que o material da superfície afundasse, trazendo o material frio para baixo. Esse movimento contínuo descendente do material da superfície fria teria um efeito assustador na litosfera inicial. Como a Terra estava esfriando em geral, a produção de calor e o vulcanismo correspondente teriam diminuído a velocidade. Do mesmo modo, o movimento descendente da litosfera teria diminuído com o tempo e, assim, à medida que o planeta em geral esfriava, a litosfera gelada seria cada vez mais aquecida por condução de material quente e profundo 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 fraturará, e o rápido crescimento de uma rede de fraturas dividirá a litosfera da Terra em placas. Como a Terra estava esfriando em geral, a produção de calor e o vulcanismo correspondente teriam diminuído a velocidade. Do mesmo modo, o movimento descendente da litosfera teria diminuído com o tempo e, assim, à medida que o planeta em geral esfriava, a litosfera gelada seria cada vez mais aquecida por condução de material quente e profundo 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 fraturará, e o rápido crescimento de uma rede de fraturas dividirá a litosfera da Terra em placas. Como a Terra estava esfriando em geral, a produção de calor e o vulcanismo correspondente teriam diminuído a velocidade. Do mesmo modo, o movimento descendente da litosfera teria diminuído com o tempo e, assim, à medida que o planeta em geral esfriava, a litosfera gelada seria cada vez mais aquecida por condução de material quente e profundo 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 fraturará, e o rápido crescimento de uma rede de fraturas dividirá a litosfera da Terra em placas. a litosfera refrigerada seria cada vez mais aquecida por condução de material quente e profundo 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 fraturará, e o rápido crescimento de uma rede de fraturas dividirá a litosfera da Terra em placas. a litosfera refrigerada seria cada vez mais aquecida por condução de material quente e profundo 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 fraturará, e o rápido crescimento de uma rede de fraturas dividirá a litosfera da Terra em placas.

O Dr. Webb e seus colegas continuam a explorar o desenvolvimento inicial de nosso planeta e de outros planetas e luas no sistema solar, por meio de estudos integrados de campo, analíticos e teóricos. Suas explorações em campo os levam a locais distantes na Austrália, Groenlândia e África do Sul; suas pesquisas analíticas sondam a química das rochas antigas e seus componentes minerais; e seus estudos teóricos simulam vários processos geodinâmicos propostos. Juntos, esses estudos destroem 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 tectônico de placas?

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