Um forte terramoto, que atingiu a Bolívia em 1994, ajudou um grupo de investigadores a estudar uma “fronteira” entre o manto superior e inferior da Terra.
A maioria das crianças na escola aprende que a Terra tem três (ou quatro) camadas: a crosta, o manto e e o núcleo, que, por vezes, é dividido entre núcleo interior e exterior. Isto não está errado, mas exclui outras camadas que os cientistas têm identificado no interior da Terra, incluindo a zona de transição dentro do manto.
Num estudo publicado na revista Science, Jessica Irving e Wenbo Wu, geofísicos da Universidade de Princeton , em colaboração com Sidao Ni, do Instituto de Geodésia e Geofísica da China, usaram dados de um enorme terramoto na Bolívia para encontrar montanhas e outras topografias na base da zona de transição, uma camada de 660 quilómetros que separa o manto superior e inferior.
Para espiar profundamente a Terra, os cientistas usam as ondas mais poderosas do planeta, que são geradas por terramotos massivos.
Os grandes terramotos são mais poderosos que os pequenos – a energia aumenta 30 vezes a cada degrau da escala Richter. A investigadora obtém os melhores dados de terramotos de magnitude 7,0 ou mais, enquanto as ondas de choque que enviam em todas as direções podem viajar através do núcleo para o outro lado do planeta – e vice versa.
Para este estudo, os principais dados vieram das ondas captadas após um terramoto de magnitude 8,2 – o segundo maior terramoto já registado – que abalou a Bolívia em 1994.
“Terramotos tão grandes não acontecem com frequência”, disse. “Temos sorte agora que temos muito mais sismógrafos do que há 20 anos. A sismologia é um campo diferente do que era há 20 anos entre instrumentos e recursos computacionais ”.
De acordo com um comunicado publicado pela Universidade de Princeton, sismólogos e cientistas de dados usam computadores poderosos para simular o complicado comportamento das ondas de dispersão na Terra profunda.
A tecnologia depende de uma propriedade fundamental das ondas: a capacidade de dobrar e saltar. Assim como as ondas de luz podem refletir num espelho ou refratar ao passar por um prisma, ondas de terramotos viajam diretamente através de rochas homogéneas, mas refletem ou refratam quando encontram qualquer limite ou rugosidade.
“Sabemos que quase todos os objetos têm aspereza da superfície e, portanto, dispersam a luz”, disse Wu. “É por isso que podemos ver estes objetos – as ondas espalhadas carregam as informações sobre a aspereza da superfície. Neste estudo, investigamos ondas sísmicas dispersas que viajavam dentro da Terra para restringir a aspereza do limite de 660 quilómetros da Terra.”
Os investigadores ficaram surpresos com o quão difícil este limite é – mais áspero do que a camada superficial em que todos vivemos. “A topografia mais forte do que as Montanhas Rochosas ou os Apalaches está presente no limite de 660 quilómetros”, disse Wu.
O modelo estatístico não permitia determinações precisas de altura, mas há probabilidades de estas montanhas serem maiores do que qualquer coisa na superfície da Terra. A aspereza não foi igualmente distribuída.
Assim como a superfície da crosta tem chão oceânico suave e montanhas enormes, o limite de 660 quilómetros tem áreas irregulares e áreas lisas. Os cientistas também examinaram uma camada de 410 quilómetros abaixo, no topo da “zona de transição” do manto e não encontraram rugosidade semelhante.
“As camadas profundas da Terra são tão complicadas como o que observamos na superfície”, disse a sismóloga Christine Houser, do Instituto de Tecnologia de Tóquio.
“Encontrar mudanças de elevação entre um e três quilómetros num um limite que tenha mais de 660 quilómetros de profundidade com recurso a ondas que viajam por toda a Terra é um feito inspirador. As descobertas sugerem que, à medida que os terramotos ocorrem, continuaremos a detetar novos sinais de pequena escala que revelam novas propriedades das camadas da Terra”.
A presença de rugosidade no limite de 660 quilómetros tem implicações significativas para entender como o planeta se formou e continua a funcionar. A camada divide o manto, que representa cerca de 84% do volume da Terra.
Durante anos, os geocientistas debateram o quão importante é este limite. Em particular, investigaram como o calor viaja através do manto – se as rochas quentes são levadas suavemente do limite do manto central até o topo do manto ou se a transferência é interrompida neste camada.
Algumas evidências geoquímicas e mineralógicas sugerem que o manto superior e inferior são quimicamente diferentes, o que suporta a ideia de que as duas secções não se misturam termicamente ou fisicamente.
As áreas mais lisas do limite de 660 quilómetros podem resultar de uma mistura vertical mais completa, enquanto as áreas montanhosas mais ásperas podem-se ter formado onde o manto superior e inferior não se misturam.
Além disso, a rugosidade, que existia em grandes, moderadas e pequenas escalas, poderia, teoricamente, ser causada por anomalias de calor ou por heterogeneidades químicas. Mas, por causa da forma como o calor transportado dentro do manto, qualquer anomalia térmica em pequena escala seria suavizada em poucos milhões de anos. Isto deixa apenas diferenças químicas para explicar a aspereza de pequena escala.
As rochas que costumavam pertencer à crosta agora descansam em silêncio no manto e podem ser responsáveis pelas diferenças químicas. Os cientistas há muito que debatem o destino das lajes do fundo do mar que são empurradas para o manto nas zonas de subducção.
Wu e Irving sugerem que os remanescentes destas placas podem estar logo acima ou logo abaixo do limite de 660 quilómetros”.
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