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Cientistas fizeram uma viagem no tempo para desvendar os mistérios do início da história da Terra, usando minúsculos cristais minerais chamados zircões para estudar placas tectônicas bilhões de anos atrás. A pesquisa lança luz sobre as condições que existiam na Terra primitiva, revelando uma complexa interação entre a crosta terrestre, o núcleo e o surgimento da vida.
As placas tectônicas permitem que o calor do interior da Terra escape para a superfície, formando continentes e outras características geológicas necessárias para o surgimento da vida. Consequentemente, “há a suposição de que as placas tectônicas são necessárias para a vida”, diz John Tarduno, que leciona no Departamento de Ciências da Terra e do Meio Ambiente da Universidade de Rochester. Mas uma nova pesquisa lança dúvidas sobre essa suposição.
Tarduno, o William R. Kenan, Jr. Professor de Geofísica, é o principal autor de um artigo publicado em Natureza examinando as placas tectônicas de 3,9 bilhões de anos atrás, quando os cientistas acreditam que os primeiros vestígios de vida apareceram na Terra. Os pesquisadores descobriram que as placas tectônicas móveis não estavam ocorrendo durante esse período. Em vez disso, eles descobriram que a Terra estava liberando calor através do que é conhecido como regime de tampa estagnada. Os resultados indicam que, embora as placas tectônicas sejam um fator chave para sustentar a vida na Terra, não é um requisito para a vida se originar em um planeta semelhante à Terra.
“Descobrimos que não havia placas tectônicas quando se pensa que a vida se originou, e que não havia placas tectônicas por centenas de milhões de anos depois”, diz Tarduno. “Nossos dados sugerem que, quando procuramos exoplanetas que abrigam vida, os planetas não precisam necessariamente ter placas tectônicas”.
Um desvio inesperado de um estudo de zircões
Os pesquisadores originalmente não se propuseram a estudar placas tectônicas.
“Estávamos estudando a magnetização de zircões porque estávamos estudando o campo magnético da Terra”, diz Tarduno.
Os zircões são minúsculos cristais contendo partículas magnéticas que podem bloquear a magnetização da Terra no momento em que os zircões foram formados. Ao datar os zircões, os pesquisadores podem construir uma linha do tempo traçando o desenvolvimento do campo magnético da Terra.
A força e a direção do campo magnético da Terra mudam dependendo da latitude. Por exemplo, o campo magnético atual é mais forte nos pólos e mais fraco no equador. Munidos de informações sobre as propriedades magnéticas dos zircões, os cientistas podem inferir as latitudes relativas nas quais os zircões se formaram. Ou seja, se a eficiência do geodínamo – o processo gerador do campo magnético – é constante e a intensidade do campo está mudando ao longo de um período, a latitude na qual os zircões se formam também deve estar mudando.
Mas Tarduno e sua equipe descobriram o contrário: os zircões que estudaram na África do Sul indicaram que durante o período de cerca de 3,9 a 3,4 bilhões de anos atrás, a força do campo magnético não mudou, o que significa que as latitudes também não mudaram.
Como as placas tectônicas incluem mudanças nas latitudes de várias massas de terra, Tarduno diz, “os movimentos das placas tectônicas provavelmente não estavam ocorrendo durante esse período e deve ter havido outra maneira pela qual a Terra estava removendo o calor”.
Reforçando ainda mais suas descobertas, os pesquisadores encontraram os mesmos padrões em zircões que estudaram na Austrália Ocidental.
“Não estamos dizendo que os zircões se formaram no mesmo continente, mas parece que eles se formaram na mesma latitude imutável, o que fortalece nosso argumento de que não houve movimento de placas tectônicas ocorrendo neste momento”, diz Tarduno.
Tectônica de tampa estagnada: uma alternativa à tectônica de placas
A Terra é uma máquina térmica e as placas tectônicas são, em última análise, a liberação de calor da Terra. Mas a tectônica de tampa estagnada – que resulta em rachaduras na superfície da Terra – é outro meio de permitir que o calor escape do interior do planeta para formar continentes e outras características geológicas.
A tectônica de placas envolve o movimento horizontal e a interação de grandes placas na superfície da Terra. Tarduno e seus colegas relatam que, em média, as placas dos últimos 600 milhões de anos se moveram pelo menos 8.500 quilômetros (5.280 milhas) de latitude. Em contraste, a tectônica de tampa estagnada descreve como a camada mais externa da Terra se comporta como uma tampa estagnada, sem movimento de placa horizontal ativo. Em vez disso, a camada externa permanece no lugar enquanto o interior do planeta esfria. Grandes plumas de material fundido originadas no interior profundo da Terra podem causar rachaduras na camada externa. A tectônica de tampa estagnada não é tão eficaz quanto a tectônica de placas na liberação de calor do manto da Terra, mas ainda pode levar à formação de continentes.
“A Terra primitiva não era um planeta onde tudo estava morto na superfície”, diz Tarduno. “As coisas ainda estavam acontecendo na superfície da Terra; nossa pesquisa indica que elas simplesmente não estavam acontecendo através das placas tectônicas. Tínhamos pelo menos ciclos geoquímicos suficientes fornecidos pelos processos de tampa estagnada para produzir condições adequadas para a origem da vida.”
Manter um planeta habitável
Enquanto a Terra é o único planeta conhecido a experimentar a tectônica de placas, outros planetas, como Vênus, experimentam a tectônica de tampa estagnada, diz Tarduno.
“As pessoas tendem a pensar que a tectônica de tampa estagnada não construiria um planeta habitável por causa do que está acontecendo em Vênus”, diz ele. “Vênus não é um lugar muito agradável para se viver: tem uma atmosfera esmagadora de dióxido de carbono e nuvens de ácido sulfúrico. Isso ocorre porque o calor não está sendo removido efetivamente da superfície do planeta.”
Sem placas tectônicas, a Terra pode ter encontrado um destino semelhante. Enquanto os pesquisadores sugerem que as placas tectônicas podem ter começado na Terra logo após 3,4 bilhões de anos, a comunidade geológica está dividida em uma data específica.
“Achamos que as placas tectônicas, a longo prazo, são importantes para remover o calor, gerar o campo magnético e manter as coisas habitáveis em nosso planeta”, diz Tarduno. “Mas, no começo, e um bilhão de anos depois, nossos dados indicam que não precisávamos de placas tectônicas”.
A equipe incluiu pesquisadores de quatro instituições dos Estados Unidos e instituições do Canadá, Japão, África do Sul e Reino Unido. A pesquisa foi financiada pela US National Science Foundation.
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