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Um novo estudo realizado por investigadores da Penn State sugere que os crátons, estruturas antigas que estabilizam os continentes da Terra, se formaram há cerca de 3 mil milhões de anos através de processos iniciados pela meteorização atmosférica das rochas, e não apenas pelo surgimento de massas de terra estáveis. Isto desafia as visões tradicionais e tem implicações para a compreensão da evolução planetária e das condições que conduzem à vida.
Vastas e antigas extensões de crosta continental conhecidas como crátons estabilizaram os continentes da Terra durante bilhões de anos por meio de mudanças nas massas de terra, formação de montanhas e desenvolvimento dos oceanos. Cientistas da Penn State sugeriram um novo mecanismo que poderia explicar a formação de crátons há cerca de 3 mil milhões de anos, lançando luz sobre uma questão de longa data na história geológica da Terra.
Os cientistas relataram na revista Natureza que os continentes podem não ter emergido dos oceanos da Terra como massas terrestres estáveis, cuja marca registrada é uma crosta superior enriquecida em granito. Em vez disso, a exposição de rocha fresca ao vento e à chuva há cerca de 3 mil milhões de anos desencadeou uma série de processos geológicos que acabaram por estabilizar a crosta – permitindo que a crosta sobrevivesse durante milhares de milhões de anos sem ser destruída ou reiniciada.
As descobertas podem representar uma nova compreensão de como evoluem planetas potencialmente habitáveis, semelhantes à Terra, disseram os cientistas.
Implicações para a evolução planetária
“Para fazer um planeta como a Terra é preciso criar uma crosta continental e estabilizá-la”, disse Jesse Reimink, professor assistente de geociências na Penn State e autor do estudo. “Os cientistas pensam que são a mesma coisa – os continentes tornaram-se estáveis e depois emergiram acima do nível do mar. Mas o que estamos dizendo é que esses processos são separados.”
Os crátons estendem-se por mais de 150 quilómetros, ou 93 milhas, desde a superfície da Terra até ao manto superior – onde actuam como a quilha de um barco, mantendo os continentes a flutuar ao nível do mar ou perto dele ao longo do tempo geológico, disseram os cientistas.
O intemperismo pode ter concentrado elementos produtores de calor como urânio, tório e potássio na crosta rasa, permitindo que a crosta mais profunda esfriasse e endurecesse. Este mecanismo criou uma camada espessa e dura de rocha que pode ter protegido o fundo dos continentes de serem deformados posteriormente – uma característica dos crátons, disseram os cientistas.
Processos Geológicos e Produção de Calor
“A receita para formar e estabilizar a crosta continental envolve concentrar esses elementos produtores de calor – que podem ser considerados pequenos motores térmicos – muito perto da superfície”, disse Andrew Smye, professor associado de geociências na Penn State e autor do livro. estudar. “Você tem que fazer isso porque cada vez que um átomo da decomposição do urânio, tório ou potássio, ele libera calor que pode aumentar a temperatura da crosta. A crosta quente é instável – tem tendência a deformar-se e não gruda.”
À medida que o vento, a chuva e as reações químicas destruíam as rochas nos primeiros continentes, os sedimentos e os minerais argilosos eram levados para os riachos e rios e transportados para o mar, onde criavam depósitos sedimentares como xistos com altas concentrações de urânio, tório e potássio. disseram os cientistas.
Estas antigas rochas metamórficas chamadas gnaisses, encontradas na costa ártica, representam as raízes dos continentes agora expostas na superfície. Os cientistas disseram que as rochas sedimentares intercaladas nestes tipos de rochas forneceriam um motor térmico para estabilizar os continentes. Crédito: Jesse Reimink
Colisões entre placas tectônicas enterraram essas rochas sedimentares profundamente na crosta terrestre, onde o calor radiogênico liberado pelo xisto desencadeou o derretimento da crosta inferior. Os derretimentos eram flutuantes e ascendiam de volta à crosta superior, prendendo os elementos produtores de calor em rochas como o granito e permitindo que a crosta inferior esfriasse e endurecesse.
Acredita-se que os crátons se formaram entre 3 e 2,5 mil milhões de anos atrás – uma época em que elementos radioactivos como o urânio teriam decaído a uma taxa cerca de duas vezes mais rápida e libertado duas vezes mais calor do que hoje.
O trabalho destaca que a época em que os crátons se formaram no início da Terra média era especialmente adequada para os processos que podem tê-los levado a se tornarem estáveis, disse Reimink.
“Podemos pensar nisso como uma questão de evolução planetária”, disse Reimink. “Um dos principais ingredientes necessários para criar um planeta como a Terra pode ser o surgimento de continentes relativamente cedo na sua vida. Porque você vai criar sedimentos radioativos que são muito quentes e que produzem uma área realmente estável de crosta continental que vive próximo ao nível do mar e é um ótimo ambiente para a propagação da vida.”
Os pesquisadores analisaram as concentrações de urânio, tório e potássio de centenas de amostras de rochas do período Arqueano, quando os crátons se formaram, para avaliar a produtividade do calor radiogênico com base nas composições reais das rochas. Eles usaram esses valores para criar modelos térmicos de formação de crátons.
“Anteriormente, as pessoas observaram e consideraram os efeitos da mudança na produção de calor radiogênico ao longo do tempo”, disse Smye. “Mas o nosso estudo liga a produção de calor baseada nas rochas ao surgimento de continentes, à geração de sedimentos e à diferenciação da crosta continental.”
Normalmente encontrados no interior dos continentes, os crátons contêm algumas das rochas mais antigas da Terra, mas continuam a ser difíceis de estudar. Em áreas tectonicamente ativas, a formação de cinturões de montanhas pode trazer à superfície rochas que antes estavam enterradas no subsolo.
Mas as origens dos crátons permanecem no subsolo e são inacessíveis. Os cientistas disseram que o trabalho futuro envolverá a amostragem de interiores antigos de crátons e, talvez, a perfuração de amostras para testar o seu modelo.
“Essas rochas sedimentares metamorfoseadas que derreteram e produziram granitos que concentram urânio e tório são como caixas-pretas que registram pressão e temperatura”, disse Smye. “E se conseguirmos desbloquear esse arquivo, poderemos testar as previsões do nosso modelo para a trajetória de voo da crosta continental.”
Referência: “O intemperismo subaéreo levou à estabilização dos continentes” por Jesse R. Reimink e Andrew J. Smye, 8 de maio de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07307-1
A Penn State e a National Science Foundation dos EUA forneceram financiamento para este trabalho.