Todos os alunos sabem que o planeta Terra está dividido em três (ou quatro) grandes camadas: a crosta, o manto e o núcleo. Isto é geralmente verdade, embora esta generalização não tenha em conta várias camadas adicionais identificadas pelos cientistas, uma das quais, por exemplo, é a camada de transição dentro do manto.
Num estudo publicado em 15 de fevereiro de 2019, a geofísica Jessica Irving e o estudante de mestrado Wenbo Wu da Universidade de Princeton, em colaboração com Sidao Ni do Instituto Geodésico e Geofísico da China, usaram dados obtidos do poderoso terremoto de 1994 na Bolívia para encontrar as montanhas. e outras características topográficas na superfície da zona de transição nas profundezas do manto. Esta camada, localizada a 660 quilómetros de profundidade, separa o manto superior e inferior (sem um nome formal para esta camada, os investigadores chamaram-lhe simplesmente “limite de 660 quilómetros”).
Para “olhar” tão profundamente no subsolo, os cientistas usaram as ondas mais poderosas do planeta, causadas por fortes terremotos. “É necessário um terremoto forte e profundo para abalar o planeta”, disse Jessica Irving, professora assistente de geociências.
Os grandes terremotos são muito mais poderosos que os comuns – cuja energia aumenta 30 vezes a cada degrau adicional na escala Richter. Irving obtém seus melhores dados de terremotos com magnitudes 7.0 e superiores porque as ondas sísmicas enviadas por esses grandes terremotos se espalham em diferentes direções e podem viajar através do núcleo até o outro lado do planeta e voltar. Para este estudo, os dados principais vieram de ondas sísmicas que foram registadas num terramoto de magnitude 8.3 – o segundo terramoto mais profundo alguma vez registado por geólogos – que abalou a Bolívia em 1994.
“Terremotos desta magnitude não acontecem com frequência. Temos muita sorte de haver hoje muito mais sismógrafos instalados em todo o mundo do que havia há 20 anos. A sismologia também mudou muito nos últimos 20 anos, graças aos novos instrumentos e ao poder dos computadores.
Sismólogos e cientistas de dados usam supercomputadores, como o supercomputador Tiger Cluster de Princeton, para simular o comportamento complexo da dispersão de ondas sísmicas nas profundezas do subsolo.
As tecnologias baseiam-se nas propriedades fundamentais das ondas: a sua capacidade de serem refletidas e refratadas. Assim como as ondas de luz podem ricochetear (refletir) em um espelho ou dobrar-se (refratar) quando passam por um prisma, as ondas sísmicas viajam através de rochas homogêneas, mas são refletidas ou refratadas quando encontram superfícies ásperas em seu caminho.
“Sabemos que quase todos os objetos têm superfícies irregulares e, portanto, podem espalhar luz”, disse Wenbo Wu, principal autor do estudo, que recentemente obteve um doutoramento em geonomia e está atualmente a realizar uma bolsa de pós-doutoramento no Instituto de Tecnologia da Califórnia. “Graças a esse fato, podemos “ver” esses objetos – as ondas espalhadas carregam informações sobre a rugosidade das superfícies que encontram em seu caminho. Neste estudo, analisamos a dispersão de ondas sísmicas viajando nas profundezas da Terra para determinar a “rugosidade” do limite de 660 quilômetros encontrado.”
Os pesquisadores ficaram surpresos com o quão “áspero” é esse limite – ainda mais do que a camada superficial em que vivemos. “Em outras palavras, esta camada subterrânea tem uma topografia mais complexa do que as Montanhas Rochosas ou o sistema montanhoso dos Apalaches”, disse Wu. O seu modelo estatístico não foi capaz de determinar as alturas exactas destas montanhas subterrâneas, mas há uma boa probabilidade de serem muito mais altas do que qualquer coisa na superfície da Terra. Os cientistas também notaram que a fronteira de 660 quilômetros também está distribuída de forma desigual. Da mesma forma que a camada terrestre tem superfícies oceânicas lisas em algumas partes e montanhas enormes em outras, o limite de 660 km também tem zonas rugosas e estratos lisos na sua superfície. Os pesquisadores também observaram as camadas subterrâneas a uma profundidade de 410 quilômetros e no topo do manto médio, mas não conseguiram encontrar rugosidade semelhante nessas superfícies.
“Eles descobriram que a fronteira de 660 quilômetros é tão complexa quanto a camada superficial”, disse a sismóloga Christina Hauser, professora assistente do Instituto de Tecnologia de Tóquio, que não esteve envolvida no estudo. “Usar as ondas sísmicas criadas por poderosos terremotos para encontrar uma diferença de 3 quilômetros na altura do terreno a 660 quilômetros de profundidade no subsolo é um feito inimaginável... Suas descobertas significam que no futuro, usando instrumentos sísmicos mais sofisticados, estaremos capaz de detectar sinais sutis até então desconhecidos, que nos revelarão novas propriedades das camadas internas do nosso planeta.”
A sismóloga Jessica Irving, professora assistente de geofísica, segura dois meteoritos da coleção da Universidade de Princeton que contêm ferro e que se acredita fazerem parte do planeta Terra.
Foto tirada por Denis Appelwhite.
O que isso significa?
A existência de superfícies rugosas ao longo do limite de 660 quilómetros é importante para a compreensão de como o nosso planeta se forma e funciona. Esta camada divide o manto, que representa cerca de 84% do volume do nosso planeta, em seções superior e inferior. Durante anos, os geólogos debateram a importância desta fronteira. Em particular, estudaram como o calor é transportado através do manto - e se as rochas aquecidas se movem da fronteira de Gutenberg (a camada que separa o manto do núcleo a uma profundidade de 2900 quilómetros) até ao topo do manto, ou se este movimento é interrompido no limite de 660 quilômetros. Algumas evidências geoquímicas e mineralógicas sugerem que as camadas superior e inferior do manto têm composições químicas diferentes, apoiando a ideia de que as duas camadas são termicamente ou fisicamente imiscíveis. Outras observações sugerem que as camadas superior e inferior do manto não apresentam diferença química, dando origem ao debate sobre o chamado “manto bem misturado”, onde ambas as camadas do manto participam de um ciclo adjacente de troca de calor.
“Nosso estudo fornece novos insights sobre este debate”, disse Wenbo Wu. Os dados obtidos neste estudo sugerem que ambos os lados podem estar parcialmente certos. Os estratos mais suaves da fronteira de 660 km podem ter-se formado devido à mistura vertical completa, onde as zonas montanhosas mais ásperas podem ter-se formado onde a mistura do manto superior e inferior não ocorreu tão suavemente.
Além disso, a "rugosidade" da camada no limite encontrado foi detectada em grande, média e pequena escala por cientistas pesquisadores, o que em teoria poderia ser causado por anomalias térmicas ou heterogeneidade química. Mas devido à forma como o calor é transportado no manto, explica Wu, qualquer anomalia térmica de pequena escala seria eliminada dentro de alguns milhões de anos. Assim, apenas a heterogeneidade química pode explicar a rugosidade desta camada.
O que poderia causar uma heterogeneidade química tão significativa? Por exemplo, o aparecimento de rochas nas camadas do manto que pertenciam à crosta terrestre e para lá se deslocaram ao longo de muitos milhões de anos. Os cientistas debatem há muito tempo o destino das placas no fundo do mar que são empurradas para o manto por zonas de subducção que colidem em torno do Oceano Pacífico e de outras partes do globo. Weibo Wu e Jessica Irving sugerem que os restos destas placas podem agora estar acima ou abaixo do limite de 660 quilómetros.
“Muitas pessoas acreditam que é muito difícil estudar a estrutura interna do planeta e as suas mudanças ao longo dos últimos 4.5 mil milhões de anos usando apenas dados de ondas sísmicas. "Mas isto está longe de ser verdade!", disse Irving. "Esta investigação deu-nos novas informações sobre o destino das antigas placas tectónicas que desceram para o manto ao longo de muitos milhares de milhões de anos."
Finalmente, Irving acrescentou: “Acho que a sismologia é mais interessante quando nos ajuda a compreender a estrutura interna do nosso planeta no espaço e no tempo”.
Do autor da tradução: Sempre quis tentar traduzir um artigo científico popular do inglês para o russo, mas não esperava por isso até que ponto é complicado. Muito respeito por aqueles que traduzem regularmente e eficientemente artigos sobre Habré. Para traduzir um texto profissionalmente, você não precisa apenas saber inglês, mas também entender o assunto em si, estudando fontes de terceiros. Adicione um pouco de “gag” para soar mais natural, mas também não exagere, para não estragar o artigo. Muito obrigado por ler :)
Fonte: habr.com