A história da Terra está registrada em suas placas tectônicas. Ao longo de milhares de milhões de anos, os seus movimentos moldaram continentes, abriram oceanos e criaram o clima e o ambiente em que a vida surgiu e evoluiu.
No entanto, uma questão fundamental permanece sem solução. Quando essas placas realmente começarão a se mover? A crosta terrestre começou a mover-se logo após a formação da Terra, há 4,5 mil milhões de anos, ou o processo começou muito mais tarde?
Um novo estudo realizado por geocientistas da Universidade de Harvard fornece a resposta mais clara até agora. Postado em 19 de março ciênciaeste estudo fornece a evidência direta mais antiga do movimento das placas, que remonta a 3,5 mil milhões de anos atrás. As descobertas sugerem que os primeiros movimentos das placas, embora diferentes dos sistemas atuais, desempenharam um papel na formação do jovem planeta.
“A faixa etária sugerida para o tempo é bastante grande”, disse o autor principal Alec Brenner ’24, PhD, do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias (EPS) da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências Kenneth C. Griffin de Harvard. “Com este estudo, podemos dizer que há três mil milhões de anos podíamos ver placas a mover-se pela superfície da Terra.”
Rochas antigas revelam os primeiros movimentos da Terra
A descoberta vem da descoberta de algumas das rochas mais antigas e bem preservadas da Terra, no Cráton Pilbara, no oeste da Austrália. Essas rochas se formaram durante o Éon Arqueano, quando existia vida microbiana primitiva e a Terra era regularmente bombardeada por impactos espaciais.
A área também preserva algumas das primeiras evidências de vida, incluindo estromatólitos e microbialitos formados por organismos unicelulares, como as cianobactérias.
A equipe de pesquisa, liderada por Roger Fu, professor de ciências da Terra e planetárias na Universidade de Harvard, estuda o leste de Pilbara desde 2017. Fu é especialista em paleomagnetismo, que usa registros do campo magnético da Terra preservados em rochas para reconstruir o passado da Terra. Em trabalhos anteriores, a equipe também encontrou sinais de impactos de meteoros antigos no mesmo local.
Aproveitando o magnetismo antigo como um GPS geológico
O paleomagnetismo permite aos cientistas não apenas estudar o campo magnético da Terra, mas também rastrear como os fragmentos da crosta terrestre se movem ao longo do tempo. Pequenos sinais magnéticos presos em grãos minerais são como registros de onde as rochas foram formadas na Terra.
Ao analisar esses sinais, os pesquisadores podem determinar a direção e a latitude quando as rochas se formaram, transformando-as efetivamente em uma espécie de GPS antigo.
“Quase tudo o que é único na Terra está relacionado de alguma forma com as placas tectônicas”, disse Fu. “Em algum momento, a Terra deixou de ser algo não tão especial, apenas mais um planeta no sistema solar com material semelhante, para algo muito especial. Uma suspeita muito forte é que as placas tectônicas fizeram com que a Terra começasse a seguir essa trajetória diferente.”
Análise de rochas maciças revela deriva de placas
Para conduzir a investigação, a equipe estudou mais de 900 amostras de rochas de mais de 100 locais na região do Domo Ártico.
Eles usaram equipamento especializado para perfurar “núcleos” cilíndricos da rocha e registraram cuidadosamente a localização de cada amostra usando ferramentas como uma bússola e um goniômetro (dispositivo usado para medir ângulos).
De volta ao laboratório, os núcleos foram cortados em fatias finas e analisados com um magnetômetro altamente sensível, que pode detectar sinais muito mais fracos do que a agulha de uma bússola. As amostras foram gradualmente aquecidas a 590 graus Celsius para isolar sinais magnéticos de diferentes períodos de sua história. A análise completa levou aproximadamente dois anos.
“Fizemos uma grande aposta”, disse Brenner, agora pós-doutorado na Universidade de Yale. “A desmagnetização de milhares de núcleos levou anos. Cara, valeu a pena! Esses resultados estão além dos nossos sonhos mais loucos.”
Evidência de movimento há 3,5 bilhões de anos
Nos minerais magnéticos, os elétrons estão dispostos como uma pequena bússola apontando para os pólos magnéticos da Terra. Este arranjo também revela onde a rocha estava na Terra quando se formou, incluindo a sua latitude.
Ao examinar rochas que abrangem cerca de 30 milhões de anos, datadas de pouco antes de 3,5 mil milhões de anos atrás, os investigadores descobriram que partes da região oriental de Pilbara se deslocaram de 53 para 77 graus de latitude – flutuando dezenas de centímetros por ano ao longo de milhões de anos – e rodaram mais de 90 graus no sentido dos ponteiros do relógio. (Como os pólos magnéticos ocasionalmente se invertem, ainda é incerto se este movimento ocorreu no hemisfério norte ou sul.) Após cerca de 10 milhões de anos, o movimento abrandou e eventualmente estabilizou.
Para efeito de comparação, a equipe estudou rochas do Greenstone Belt de Barberton, na África do Sul. Estudos anteriores sugeriram que a região estava localizada perto do equador e permaneceu essencialmente estacionária durante o mesmo período. Isto sugere que diferentes partes da crosta terrestre se movem de maneiras diferentes.
Hoje, as placas tectônicas ainda se movem, embora lentamente. Por exemplo, as placas tectónicas da América do Norte e da Eurásia afastam-se cerca de 2,5 centímetros (1 polegada) por ano.
Repensando como as placas tectônicas começaram
Os cientistas ainda estão tentando determinar exatamente quando e como a Terra desenvolveu seu moderno sistema tectônico de placas, conhecido como “tampa ativa”. Algumas teorias propõem que a Terra primitiva tinha uma “tampa estagnada” (uma placa global intacta), uma “tampa lenta” (placas que se moviam lentamente) ou uma “tampa episódica” (placas que se moviam ocasionalmente).
O estudo descarta a ideia de uma tampa estacionária, sugerindo que a superfície da Terra foi quebrada em pedaços móveis. No entanto, não foi possível distinguir qual tipo de comportamento inicial da placa domina. Mais pesquisas estão em andamento para resolver esse problema.
“Estamos vendo o movimento das placas tectônicas, o que exige que haja limites entre essas placas, e que a litosfera não seja uma grande concha intacta espalhada por todo o globo, como muitas pessoas argumentaram anteriormente”, disse Brenner. “Em vez disso, está fragmentado em diferentes partes que podem se mover umas em relação às outras.”
A virada magnética mais antiga já detectada
Os pesquisadores também descobriram a mais antiga inversão geomagnética conhecida, um processo no qual o campo magnético da Terra muda de modo que as agulhas da bússola apontam para o sul em vez de para o norte.
Acredita-se que esta mudança seja impulsionada pela “ação do dínamo” do ferro fundido que circula no núcleo da Terra, que produz correntes elétricas e campos magnéticos. A reversão mais recente ocorreu há cerca de 780.000 anos.
As novas descobertas sugerem que tais reversões ocorreram com menos frequência há 3,5 mil milhões de anos do que agora, disse Fu. “Isto por si só não é conclusivo, mas sugere que o estado dos geradores pode ter sido ligeiramente diferente do que é hoje”, disse ele.
