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Uma recuperação inovadora de rochas do manto por cientistas fornece novos insights sobre a atividade vulcânica da Terra, os ciclos elementares e possivelmente as origens da vida, marcando um avanço significativo nas ciências da Terra.
Uma equipe internacional começou a investigar o papel do manto na sustentação da vida na Terra, impulsionando o vulcanismo e influenciando os ciclos globais.
Cientistas recuperaram com sucesso a primeira longa seção de rochas originárias do manto da Terra, a camada abaixo da crosta e o maior componente do planeta. Espera-se que essas rochas lancem luz sobre o papel do manto nas origens da vida na Terra, a atividade vulcânica que ocorre quando ele derrete e sua influência nos ciclos globais de elementos cruciais como carbono e hidrogênio, de acordo com a equipe de pesquisa.
Os quase contínuos 1.268 metros (4.160 pés) de rocha do manto foram recuperados de uma “janela tectônica”, uma seção do fundo do mar onde rochas do manto foram expostas ao longo da Dorsal Mesoatlântica, durante a Expedição 399 “Building Blocks of Life, Atlantis Massif” do navio de perfuração oceânica Resolução JOIDES na primavera de 2023.
Com tentativas que datam do início da década de 1960, a recuperação foi uma conquista recorde liderada pelo Programa Internacional de Descoberta Oceânica, um consórcio internacional de pesquisa marinha de mais de 20 países que recupera núcleos — amostras cilíndricas de sedimentos e rochas — do fundo do oceano para estudar a história da Terra.
Os pesquisadores dizem que as rochas recuperadas do manto têm uma semelhança maior com aquelas que estavam presentes na Terra primitiva do que com as rochas mais comuns que compõem nossos continentes hoje. Crédito: Professor Johan Lissenberg
Analisando as rochas recuperadas
Desde então, a equipe da expedição vem compilando um inventário das rochas do manto recuperadas para entender sua composição, estrutura e contexto.
As suas descobertas, apresentadas na revista Ciênciarevelam um histórico mais extenso de derretimento nas rochas recuperadas do que o esperado.
O autor principal, Professor Johan Lissenberg, da Escola de Ciências da Terra e do Meio Ambiente da Universidade de Cardiff, disse: “Quando recuperamos as rochas no ano passado, foi uma grande conquista na história das ciências da Terra, mas, mais do que isso, seu valor está no que os núcleos das rochas do manto podem nos dizer sobre a composição e a evolução do nosso planeta. Nosso estudo começa a analisar a composição do manto documentando a mineralogia das rochas recuperadas, bem como sua composição química. Nossos resultados diferem do que esperávamos. Há muito menos piroxênio mineral nas rochas, e as rochas têm concentrações muito altas de magnésio, ambas resultantes de quantidades muito maiores de fusão do que teríamos previsto.”
Professor Johan Lissenberg (à esquerda) e colegas analisando os núcleos, que foram recuperados de uma “janela tectônica” na Dorsal Mesoatlântica. Crédito: Lesley Anderson, Exp. 399, JRSO_IODP
Esse derretimento ocorreu quando o manto subiu das partes mais profundas da Terra em direção à superfície.
Os resultados de análises mais aprofundadas desse processo podem ter implicações importantes para a compreensão de como o magma é formado e leva ao vulcanismo, afirmam os pesquisadores.
“Também encontramos canais pelos quais o derretimento foi transportado pelo manto, e assim conseguimos rastrear o destino do magma depois que ele é formado e viaja para cima até a superfície da Terra. Isso é importante porque nos diz como o manto derrete e alimenta os vulcões, particularmente aqueles no fundo do oceano que respondem pela maioria do vulcanismo na Terra. Ter acesso a essas rochas do manto nos permitirá fazer a conexão entre os vulcões e a fonte final de seus magmas.”
Potencial ligação com a origem da vida
O estudo também fornece resultados iniciais sobre como a olivina, um mineral abundante nas rochas do manto, reage com a água do mar, levando a uma série de reações químicas que produzem hidrogênio e outras moléculas que podem alimentar a vida.
Os cientistas acreditam que esse pode ter sido um dos processos subjacentes à origem da vida na Terra.
A Dra. Susan Q Lang, cientista associada em Geologia e Geofísica no Woods Hole Oceanographic Institution, que foi cocientista chefe da expedição e parte de uma equipe que continua a analisar amostras de rochas e fluidos, disse: “As rochas que estavam presentes na Terra primitiva têm uma semelhança maior com aquelas que recuperamos durante esta expedição do que com as rochas mais comuns que compõem nossos continentes hoje.
Expedição 399 “Building Blocks of Life, Atlantis Massif” do navio de perfuração oceânica JOIDES Resolution que recuperou 1.268 m de rocha do manto quase contínua na primavera de 2023. Crédito: Thomas Ronge (Exp. 399, JRSO_IODP)
“Analisá-los nos dá uma visão crítica dos ambientes químicos e físicos que estariam presentes no início da história da Terra e que poderiam ter fornecido uma fonte consistente de combustível e condições favoráveis ao longo de períodos geologicamente longos para hospedar as primeiras formas de vida.”
A equipe internacional de mais de 30 cientistas da expedição JOIDES Resolution continuará sua pesquisa sobre os núcleos de perfuração recuperados para abordar uma ampla gama de problemas.
Dr. Andrew McCaig, professor associado da Escola de Terra e Meio Ambiente da Universidade de Leeds, que foi o principal proponente da Expedição 399 e um cocientista chefe da Expedição, acrescentou: “Todos os envolvidos na Expedição 399, começando com a primeira proposta em 2018, podem se orgulhar das conquistas documentadas neste artigo. Nosso novo furo profundo será uma seção tipo nas próximas décadas em disciplinas tão diversas quanto processos de derretimento no manto, troca química entre rochas e o oceano, geoquímica orgânica e microbiologia. Todos os dados da expedição estarão totalmente disponíveis, um exemplo de como a ciência internacional deve ser conduzida.”
Referência: “Uma longa seção de peridotito de manto empobrecido serpentinizado” por C. Johan Lissenberg, Andrew M. McCaig, Susan Q. Lang, Peter Blum, Natsue Abe, William J. Brazelton, Rémi Coltat, Jeremy R. Deans, Kristin L. Dickerson, Marguerite Godard, Barbara E. John, Frieder Klein, Rebecca Kuehn, Kuan-Yu Lin, Haiyang Liu, Ethan L. Lopes, Toshio Nozaka, Andrew J. Parsons, Vamdev Pathak, Mark K. Reagan, Jordyn A. Robare, Ivan P. Savov, Esther M. Schwarzenbach, Olivier J. Sissmann, Gordon Southam, Fengping Wang, C. Geoffrey Wheat, Lesley Anderson e Sarah Treadwell, 8 de agosto de 2024, Ciência.
DOI: 10.1126/science.adp1058