Os geofísicos da ETH Zurique estão a utilizar modelos do manto inferior para identificar áreas onde as ondas sísmicas se comportam de forma diferente do que se supunha anteriormente. Isto indica a presença de zonas de rochas mais frias, ou com composição diferente, das rochas circundantes. Esta descoberta desafia a nossa compreensão atual das placas tectónicas da Terra – e apresenta aos investigadores um grande mistério.
Ninguém pode ver o interior da Terra. Ninguém pode perfurar com profundidade suficiente para colher amostras de rochas do manto, a camada entre o núcleo da Terra e a camada rígida mais externa da litosfera, ou medir a temperatura e a pressão ali. É por isso que os geofísicos usam métodos indiretos para ver o que está acontecendo bem abaixo dos nossos pés.
Por exemplo, eles usam sismogramas, ou registros de terremotos, para determinar a velocidade com que as ondas do terremoto se propagam. Eles então usam essas informações para calcular a estrutura interna da Terra. Isso é muito semelhante ao modo como os médicos usam o ultrassom para obter imagens de órgãos, músculos ou veias dentro do corpo, sem abri-los.
Ondas sísmicas fornecem informações
Funciona assim: quando a Terra treme, as ondas sísmicas se espalham do epicentro em todas as direções. Em seu caminho pela Terra, eles são refratados, difratados ou refletidos. A velocidade com que as ondas se propagam depende do tipo de onda, mas também da densidade e elasticidade do material por onde passam as ondas. As estações sismográficas registam estas diferentes ondas e, com base nestes registos, os geofísicos podem tirar conclusões sobre a estrutura e composição da Terra e examinar os processos que ocorrem no seu interior.
Usando gravações sísmicas, os cientistas da Terra determinaram a posição das placas tectônicas submersas em todo o manto terrestre. Eles sempre as encontravam onde esperavam que estivessem: em uma área conhecida como zonas de subducção, onde duas placas se encontram e uma subduz por baixo da outra para o interior da Terra. Isto ajudou os cientistas a investigar o ciclo das placas tectónicas, ou seja, o surgimento e destruição de placas na superfície da Terra, ao longo da história do nosso planeta.
Restos de placa onde não deveria haver
Agora, porém, uma equipa de geofísicos do ETH Zurique e do Instituto de Tecnologia da Califórnia fez uma descoberta surpreendente: utilizando um novo modelo de alta resolução, descobriram outras áreas no interior da Terra que se parecem com restos de placas submersas. No entanto, estes não estão localizados onde eram esperados; em vez disso, estão sob grandes oceanos ou no interior dos continentes – longe dos limites das placas. Também não há evidências geológicas de subducção passada ali. Este estudo foi publicado recentemente na revista Scientific Reports.
O que há de novo na sua abordagem de modelação é que os investigadores não estão a utilizar apenas um tipo de onda sísmica para estudar a estrutura do interior da Terra, mas todos eles. Os especialistas chamam o procedimento de inversão de forma de onda completa. Isso torna o modelo muito intensivo em termos computacionais, razão pela qual os pesquisadores usaram o supercomputador Piz Daint no CSCS em Lugano. Existe um mundo perdido sob o Oceano Pacífico?
“Aparentemente, essas zonas no manto terrestre são muito mais difundidas do que se pensava anteriormente”, diz Thomas Schouten, primeiro autor e doutorando no Instituto Geológico da ETH Zurique.
Uma das zonas recém-descobertas fica sob o Pacífico ocidental. No entanto, de acordo com as atuais teorias e conhecimentos das placas tectônicas, não deveria haver nenhum material de placas subducidas ali, porque é impossível que houvesse zonas de subducção próximas na história geológica recente. Os investigadores não sabem ao certo que material está envolvido e o que isso significaria para a dinâmica interna da Terra. “Esse é o nosso dilema. Com o novo modelo de alta resolução, podemos ver essas anomalias em todo o manto da Terra. Mas não sabemos exatamente o que são ou que material está a criar os padrões que descobrimos.”
É como um médico que examina a circulação sanguínea com ultrassom há décadas e encontra as artérias exatamente onde as espera, diz o professor da ETH, Andreas Fichtner. “Então, se você der a ele uma ferramenta de exame nova e melhor, ele de repente verá uma artéria na nádega que realmente não pertence a esse lugar. É exatamente assim que nos sentimos em relação às novas descobertas”, explica o físico das ondas. Ele desenvolveu o modelo em seu grupo e escreveu o código.
Extraindo mais informações das ondas
Até agora, os pesquisadores só podem especular. “Pensamos que as anomalias no manto inferior têm origens diversas”, diz Schouten. Ele acredita que é possível que não sejam apenas placas frias que sofreram subducção nos últimos 200 milhões de anos, como se supunha anteriormente. “Poderia ser material antigo, rico em sílica, que existe desde a formação do manto há cerca de 4 mil milhões de anos e que sobreviveu apesar dos movimentos convectivos no manto, ou zonas onde rochas ricas em ferro se acumulam como consequência destes movimentos convectivos”. movimentos do manto ao longo de bilhões de anos”, observa ele.
Para o doutorando, isso significa acima de tudo que são necessárias mais pesquisas com modelos ainda melhores para ver mais detalhes do interior da Terra. “As ondas que usamos para o modelo representam essencialmente apenas uma propriedade, nomeadamente a velocidade com que viajam pelo interior da Terra”, diz o cientista da Terra. No entanto, isto não faz justiça ao complexo interior da Terra. “Temos que calcular os diferentes parâmetros dos materiais que podem gerar as velocidades observadas dos diferentes tipos de ondas. Essencialmente, temos que nos aprofundar nas propriedades dos materiais por trás da velocidade das ondas”, diz Schouten.
Referência
Tiroteio TLA, Fried L, Noe S e outros. A inversão da forma de onda completa revela diversas origens de anomalias na velocidade das ondas positivas do manto inferior. Representante Científico 14, 26708 (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-77399-2
