Descobrimos uma nova forma de formação de montanhas – a partir de “ondas do manto” dentro da Terra

Em 2005, eu estava navegando por estradas sinuosas através das Montanhas Drakensberg, em Lesoto, África do Sul. Elevadas formações semelhantes a penhascos conhecidas como escarpas interrompem a paisagem, elevando-se por um quilômetro ou mais. Surpreso com o cenário dramático, fui atingido por uma pergunta: como diabos ele se formou?

A camada externa do nosso planeta é fraturada em sete ou oito seções principais, ou placas tectônicas, nas quais os continentes se assentam. Esperamos ver os continentes se erguerem nas fronteiras ativas dessas placas, onde o vulcanismo e os terremotos são frequentemente concentrados.

Mas por que — e como — essas características dramáticas se formam longe dessas fronteiras? Nossa nova teoria, publicada na Nature após quase duas décadas de reflexão e trabalho forense, explica como uma elevação como a vista em Drakensberg pode ocorrer em partes supostamente estáveis ​​dos continentes.

Os continentes que agora reconhecemos já foram unidos como grandes e únicos “supercontinentes”. Um exemplo disso foi Gondwana, que existiu centenas de milhões de anos atrás e começou a se desintegrar durante a era dos dinossauros. Acreditamos que quando esses supercontinentes se desintegram, isso desencadeia um tipo de processo de agitação sob os continentes, que agora chamamos de “onda do manto”. Esse movimento nas profundezas da Terra ondula lentamente através do ventre parcialmente derretido da massa terrestre, perturbando suas raízes profundas.

O manto é a camada de 2.900 km de espessura da Terra que fica abaixo da crosta externa em que vivemos. Para estudar o que acontece quando os continentes se separam, construímos modelos dinâmicos sofisticados para imitar as propriedades da crosta e do manto da Terra, e como eles são fisicamente tensionados quando forças são aplicadas.

Quando os continentes se separam, a rocha quente no manto abaixo corre para preencher a lacuna. Essa rocha quente esfrega contra o continente frio, esfria, torna-se mais densa e afunda, muito parecido com uma lâmpada de lava.

O que havia passado despercebido anteriormente era que esse movimento não apenas perturba a região próxima ao que é chamado de zona de rifte (onde a crosta terrestre é separada), mas também as raízes próximas dos continentes. Isso, por sua vez, desencadeia uma cadeia de instabilidades, impulsionadas por diferenças de calor e densidade, que se propagam para o interior, abaixo do continente. Esse processo não se desenrola da noite para o dia – leva muitas dezenas de milhões de anos para que essa “onda” viaje para o interior profundo dos continentes.

Essa teoria pode ter implicações profundas para outros aspectos do nosso planeta. Por exemplo, se essas ondas do manto arrancarem cerca de 30 a 40 quilômetros de rochas das raízes dos continentes, como propomos que elas devam fazer, isso terá uma cascata de grandes impactos na superfície. Perder esse “lastro” rochoso torna o continente mais flutuante, fazendo com que ele suba como um balão de ar quente após se desfazer de seus sacos de areia.

Essa elevação na superfície da Terra, ocorrendo diretamente acima da onda do manto, deve causar aumento da erosão pelos rios. Isso acontece porque a elevação levanta rochas previamente enterradas, torna as encostas mais íngremes, tornando-as mais instáveis, e permite que os rios esculpam vales profundos. Calculamos que a erosão deve chegar a um ou dois quilômetros ou até mais em alguns casos.

As partes mais internas dos continentes são consideradas algumas das mais resistentes e estáveis ​​do planeta, então afastar-se alguns quilômetros dessas regiões não é tarefa fácil.

Mas perto das bordas dessas regiões continentais estáveis, chamadas crátons, temos escarpas de quilômetros de altura, assim como a do Lesoto. Essas escarpas gigantes circundam essas regiões, estendendo-se por milhares de quilômetros. Elas são testemunho de uma ruptura fundamental da paisagem aproximadamente na mesma época em que o supercontinente Gondwana se desintegrou — começando há cerca de 180 milhões de anos.

Planaltos misteriosos

No interior dessas grandes escarpas, encontramos planaltos, como o Planalto Central da África do Sul, que se elevam mais de um quilômetro acima do nível do mar. As origens desses planaltos são há muito tempo enigmáticas e, tipicamente, não foram ligadas às escarpas.

Alguns cientistas já invocaram um fenômeno conhecido como plumas do manto – ressurgências colossais de material quente e flutuante das profundezas da Terra – como uma possível explicação para os planaltos.

Tais plumas poderiam potencialmente empurrar para cima e sustentar dinamicamente a crosta terrestre. No entanto, não há evidências de tal característica de pluma continental interna em registros geológicos de continentes ou oceanos circundantes durante o período de tempo relevante. Nossa onda do manto poderia oferecer uma nova explicação?

Para testar nossas previsões, recorremos à termocronologia – uma ciência que nos ajuda a entender como as rochas, agora na superfície ou perto dela, resfriaram ao longo do tempo. Certos minerais, como a apatita, são sensíveis à temperatura e ao tempo. Assim como um gravador de voo, esses minerais capturam um “histórico de resfriamento”, fornecendo instantâneos de como a temperatura de uma determinada rocha mudou.

Aqui, usamos várias medições existentes espalhadas pela África Austral. Esta análise confirmou as previsões do nosso modelo: vários quilômetros de erosão ocorreram pela região em tempos amplamente sugeridos pelos nossos modelos. Ainda mais notavelmente, a erosão se moveu pela África Austral em um padrão que imitava de perto a onda do manto em nossas simulações.

Para investigar mais profundamente essa ligação, aplicamos um tipo diferente de simulação, chamado modelagem da evolução da paisagem, que examina como a água interage com a paisagem e como, à medida que a paisagem é esculpida pelos rios, a superfície da Terra efetivamente salta ou “flexiona” em resposta.

Quando incluímos a onda do manto em nosso modelo de computador, ele mostrou como ela poderia, em teoria, formar um planalto de alta elevação. Nossos resultados explicam como os movimentos verticais dos continentes podem ocorrer longe dos limites ativos das placas tectônicas, onde a maioria da elevação é geralmente conhecida por ocorrer.

A erosão maciça que ocorre durante esses eventos de ondas do manto pode dar origem a um intenso intemperismo químico das rochas, que remove dióxido de carbono da atmosfera, promovendo o resfriamento global. Essas elevações também podem separar fisicamente a flora e a fauna, levando à especiação e moldando a evolução. Percorremos um longo caminho na compreensão dos processos que levam as cadeias de montanhas a se formarem longe das bordas dos continentes. E ainda me surpreende que tudo isso tenha começado com uma vista inspiradora da paisagem do Lesoto.