A história da Terra está registrada em suas placas tectônicas. Ao longo de milhares de milhões de anos, o seu movimento moldou os continentes, abriu os oceanos e criou o clima e o ambiente que permitiram o surgimento e o desenvolvimento da vida.
Mas uma questão fundamental permaneceu sem solução. Quando essas placas realmente começaram a se mover? Será que a camada externa da Terra começou a mudar logo após a formação do planeta, há 4,5 mil milhões de anos, ou o processo começou muito mais tarde?
Um novo estudo conduzido por cientistas de Harvard oferece a resposta mais precisa. Publicado em 19 de março em Ciênciao estudo fornece a evidência direta mais antiga do movimento das placas, que remonta a 3,5 bilhões de anos. As descobertas mostram que o movimento inicial das placas, mesmo que seja diferente do sistema atual, desempenhou um papel na formação do jovem planeta.
“Uma grande variedade de idades foi proposta para o momento”, disse o autor principal Alec Brenner, Ph.D. ’24, que conduziu a pesquisa no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias (EPS) da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências Kenneth Griffin da Universidade de Harvard. “Com este estudo, podemos dizer que há três mil milhões e meio de anos, podemos ver placas a moverem-se pela superfície da Terra.”
Rochas antigas mostram a Terra primitiva em movimento
A descoberta ocorreu graças a uma das rochas mais antigas e bem preservadas da Terra, encontrada no cráton de Pilbara, no oeste da Austrália. Essas rochas foram formadas durante o Éon Arqueano, uma época em que existia vida microbiana primitiva e o planeta era frequentemente impactado pelo espaço sideral.
A região também preserva algumas das primeiras evidências de vida, incluindo estromatólitos e formações microbialíticas criadas por organismos unicelulares, como as cianobactérias.
Uma equipe de pesquisa liderada por Roger Fu, professor de ciências da Terra e planetárias na Universidade de Harvard, estuda Pilbara Oriental desde 2017. Fu é especialista em paleomagnetismo, que usa registros do campo magnético da Terra preservados em rochas para reconstruir o passado do planeta. Em trabalhos anteriores, a equipe também encontrou evidências do impacto de um antigo meteoro no mesmo local.
Usando o magnetismo antigo como GPS geológico
O paleomagnetismo permite aos cientistas não apenas estudar o campo magnético da Terra, mas também rastrear como pedaços da crosta se moveram ao longo do tempo. Minúsculos sinais magnéticos presos dentro dos grãos minerais atuam como um registro de onde as rochas se formaram no planeta.
Ao analisar estes sinais, os investigadores podem determinar a orientação e a latitude das rochas quando se formaram, transformando-as efetivamente numa espécie de GPS antigo.
“Quase tudo o que é único na Terra está relacionado em algum nível com as placas tectônicas”, disse Fu. “Em algum momento, a Terra passou de algo não especial, apenas mais um planeta no sistema solar com materiais semelhantes, para algo muito especial. Há uma suspeita muito forte de que as placas tectônicas trouxeram a Terra para baixo nesta divergência.”
Análise de rochas maciças mostra deriva de placas
Para a investigação, a equipe examinou mais de 900 amostras de rochas de mais de 100 locais em uma área conhecida como Cúpula do Pólo Norte.
Eles perfuraram ‘hastes’ cilíndricas na rocha usando equipamento especial, registrando cuidadosamente a posição de cada amostra com ferramentas que incluíam uma bússola e um goniômetro (um dispositivo para medir ângulos).
De volta ao laboratório, os núcleos foram cortados em fatias finas e analisados usando um magnetômetro altamente sensível, capaz de detectar sinais muito mais fracos do que a agulha de uma bússola. As amostras foram gradualmente aquecidas a temperaturas de até 590 graus Celsius para separar os sinais magnéticos de diferentes períodos de sua história. A análise completa levou cerca de dois anos.
“Corremos um risco muito grande”, disse Brenner, hoje estudante de doutorado na Universidade de Yale. “A desmagnetização de milhares de núcleos leva anos. E valeu a pena! Esses resultados superaram nossos sonhos mais loucos.”
Evidência de movimento há 3,5 bilhões de anos
Nos minerais magnéticos, o alinhamento dos elétrons atua como uma pequena bússola que aponta para o pólo magnético da Terra. Este alinhamento também mostra onde a rocha estava no planeta quando se formou, incluindo a sua latitude.
Examinando rochas que abrangem cerca de 30 milhões de anos, pouco depois de 3,5 mil milhões de anos atrás, os investigadores descobriram que parte da região de East Pilbara mudou de 53 graus para 77 graus de latitude – um desvio de dezenas de centímetros anualmente ao longo de vários milhões de anos – e girou mais de 90 graus no sentido horário. (Como o pólo magnético muda de tempos em tempos, ainda não está claro se esse movimento ocorreu no hemisfério norte ou no hemisfério sul.) Após cerca de 10 milhões de anos, o movimento diminuiu e finalmente se estabilizou.
Para efeito de comparação, a equipe analisou rochas do Greenstone Belt de Barberton, na África do Sul. Estudos anteriores mostraram que esta região permaneceu perto do equador e permaneceu em grande parte estacionária durante o mesmo período. Isto indica que diferentes partes da crosta terrestre se moviam de maneiras diferentes.
Hoje, as placas tectônicas ainda se movem, embora lentamente. Por exemplo, as placas da América do Norte e da Eurásia estão se afastando cerca de 2,5 centímetros, ou 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 de placas tectônicas, conhecido como “tampa ativa”. Algumas teorias sugerem que a Terra primitiva tinha uma “cobertura estagnada” (uma única placa global imperturbada), uma “cobertura lenta” (placas que se moviam lentamente) ou uma “cobertura episódica” (placas que se moviam esporadicamente).
Este estudo descarta a ideia de uma tampa estagnada ao mostrar que a superfície da Terra já estava dividida em partes móveis. No entanto, ainda não distingue qual tipo de comportamento inicial da placa era dominante. 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 única cobrindo todo o globo, como muitas pessoas argumentaram antes”, disse Brenner. “Em vez disso, foi dividido em diferentes partes que podiam se mover umas em relação às outras.”
A virada magnética mais antiga já descoberta
Os investigadores também identificaram a mais antiga inversão geomagnética conhecida, o processo pelo qual o campo magnético da Terra é invertido para que a bússola aponte para sul em vez de norte.
Acredita-se que esse tombamento seja causado pela “ação do dínamo” do ferro fundido que circula no núcleo da Terra, o que cria correntes elétricas e campos magnéticos. A última reversão ocorreu há cerca de 780.000 anos.
De acordo com Fu, as novas descobertas sugerem que tais reversões eram menos comuns há 3,5 mil milhões de anos do que são hoje. “Não é definitivo em si, mas sugere que talvez o Dínamo estivesse num regime ligeiramente diferente do que é hoje”, disse ele.
