O manto da Terra: como os terremotos revelam a história e a estrutura interna do nosso planeta
Sabemos mais sobre o universo do que o que está sob nossos pés. Mas o manto da Terra contém pistas sutis sobre o passado do nosso planeta.
Crédito: rost9 / NASA / Adobe Stock
Principais conclusões- O manto da Terra está tentadoramente próximo, mas sabemos muito pouco sobre ele.
- Os terremotos podem sondar esta área da Terra, revelando estruturas anteriormente desconhecidas.
- Essas estruturas podem, por sua vez, revelar detalhes sobre a história da Terra, incluindo por que temos um campo magnético e uma grande lua.
Estamos familiarizados com apenas uma fração incrivelmente fina da Terra. A crosta da Terra varia em espessura (sendo mais espessa sob os continentes do que sob o oceano), mas, em média, é tão profunda quanto a ilha de Manhattan é longa. Abaixo disso, há uma região cuja estrutura realmente não sabemos muito – o manto da Terra.
Embora aparentemente inacessível, é possível explorar o manto indiretamente usando terremotos. Acontece que as ondas sísmicas podem revelar pistas sobre como a Terra se formou, por que a Terra tem um campo magnético e até por que temos uma lua tão grande.
A física das ondas sísmicas
No início do mês, testemunhamos como o Erupção do vulcão Tonga afetou a superfície da Terra. Mas o que acontece por dentro? Quando ocorre um evento cataclísmico, como uma erupção vulcânica ou um terremoto, as ondas ondulam por todo o manto. Essas ondas sísmicas podem então ser registradas por estações em todo o mundo.
As ondas sísmicas não viajam em linhas retas. Em vez disso, como eles viajam é afetado pelo meio em que se movem. À medida que viajam mais profundamente dentro da Terra, o manto se torna mais denso. O aumento da densidade faz com que a onda viaje mais rápido enquanto gradualmente se curva de volta à superfície. Se uma onda sísmica atravessar um ponto quente, ela diminuirá temporariamente ao cruzar essa região de temperatura aumentada.
Vários tipos de ondas sísmicas agem de maneira diferente à medida que viajam pela Terra. As ondas P (ondas primárias) comprimem e expandem o solo, enquanto as ondas S (ondas secundárias) sacodem a Terra na direção da viagem. Ao contrário das ondas P, as ondas S não podem viajar através do líquido. Portanto, eles não podem viajar através do núcleo externo da Terra. (O núcleo da Terra consiste em uma camada interna e externa; a interna é sólida e a externa é líquida.) As ondas S, no entanto, podem ser refletidas na fronteira núcleo-manto, criando ondas ScP.
Recentemente, conforme relatado em Geociência da Natureza , os pesquisadores foram capazes de usar ondas ScP para mapear estruturas no limite núcleo-manto. Eles então usaram essas informações para fazer inferências sobre a formação da Terra.
Um mistério sísmico
Nas profundezas do Mar de Coral, na costa nordeste da Austrália, o fundo do mar treme. Terremotos são comuns nesta região, o alcance sul do Anel de Fogo. Essas ondas sísmicas viajam para a Terra, onde se curvam lentamente de volta à superfície, refletem no núcleo ou prosseguem para o outro lado do planeta.
Essas ondas são registradas de forma diferente em estações ao redor do mundo. Os terremotos irradiam energia de uma maneira particular, dependendo da física da fonte, disse ao Big Think o professor Hrvoje Tkalčić, da Universidade Nacional da Austrália e um dos autores do estudo. Então, dependendo da distância e do azimute da estação de monitoramento… ela registrará diferentes porções de energia.
Ao medir as ondas sísmicas, os geólogos encontraram estruturas dentro da Terra onde as ondas do terremoto agem de forma muito estranha. Normalmente, as ondas sísmicas aumentam de velocidade com a profundidade devido ao aumento da densidade. Mas em algumas regiões, perto do núcleo da Terra, as ondas sísmicas diminuíram significativamente.
Anteriormente, pensava-se que essas zonas de velocidade ultrabaixa eram pelo menos parcialmente líquidas e formavam a base do que observaríamos como hotspots (como os vulcões do Havaí) na superfície. Mas ser parcialmente líquido por si só não é suficiente para explicar por que as ondas sísmicas se tornam tão lentas nessas regiões. Assim, no estudo atual, a equipe usou padrões de radiação de terremotos para mapear a estrutura dessas zonas.
Manto, lua e magnetismo
Durante a formação da Terra, alguns levantam a hipótese de que um enorme objeto do tamanho de Marte colidiu com a Terra em uma colisão violenta o suficiente para separar a proto-Terra. Um pedaço do planeta passou a formar a lua . O que restou da Terra foi parcialmente liquefeito em um enorme oceano de magma.
Gradualmente, o manto se solidificou desse mar de magma derretido. A temperatura e a pressão aumentam com a profundidade, disse o professor Mingming Li, da Universidade Estadual do Arizona e um dos autores do artigo, ao Big Think. Como o magma se solidifica com a diminuição da temperatura e o aumento da pressão, a cristalização ocorreria primeiro no meio do manto, na região exata onde começa a solidificação. O magma pode cristalizar no meio porque a temperatura nessa região pode não ser alta o suficiente e/ou a pressão nessa região pode não ser baixa o suficiente para manter um estado fundido, continuou Li. Com o passar do tempo, essa cristalização se propagou para fora.
Onde o manto e o núcleo da Terra se encontram é o limite núcleo-manto. À medida que a cristalização ocorria dentro do manto, elementos mais pesados, como o ferro, tendiam a afundar, enquanto os mais leves, como o silício, subiam. Isso criou áreas densas e ricas em ferro. À medida que a convecção continuou dentro do manto, essas regiões densas afundaram e foram empurradas para manchas localizadas ao longo da fronteira. A modelagem dessas regiões indicou que elas são complexas e eventualmente evoluíram para o que vemos hoje como zonas de velocidade ultrabaixa. Eles podem até influenciar o campo magnético da Terra.
Muitos mistérios do manto permanecem. O manto mais baixo pode abrigar algumas estruturas surpreendentes que serão reveladas na próxima década, disse Tkalčić ao Big Think.
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