A sismologia se torna empolgante quando permite que você entenda melhor a estrutura interna de nosso planeta, tanto no espaço quanto no tempo.
Sabemos pelos livros escolares que a Terra tem três (ou quatro) camadas: crosta, manto e núcleo, às vezes subdivididos em interna e externa. Isso não é inteiramente verdade, pois exclui algumas das outras camadas que os cientistas distinguem na estrutura do nosso planeta. Em estudo publicado na revista Science, geofísicos da Universidade de Princeton (EUA) e do Instituto de Geodésia e Geofísica da China relatam montanhas e outras topografias em uma camada localizada a 660 quilômetros de profundidade e separando o manto superior do inferior.
"Encontrar mudanças de elevação de até três quilômetros em uma fronteira de mais de 660 quilômetros, usando ondas que viajam pela terra e de volta, é uma façanha inspiradora", disse a sismologista Christina Hauser, professora assistente do Instituto de Tecnologia de Tóquio, Japão, que não esteve envolvida no estudo.
A estrutura da Terra. A rugosidade na camada limite a uma profundidade de 660 quilômetros mostra as supostas montanhas subterrâneas. Crédito: Imagem de Kyle McKernan, Escritório de Comunicações da Universidade de Princeton.
Para olhar profundamente na Terra, os cientistas usam as ondas mais poderosas do planeta, que são geradas por terremotos. Terremotos fortes e profundos podem colocar todo o manto em movimento, e terremotos com magnitude de 7,0 propagam ondas de choque através do núcleo para o outro lado do planeta e vice-versa.
Para este estudo, os cientistas se voltaram para dados importantes sobre as ondas detectadas após o terremoto de magnitude 8,2 - o segundo mais poderoso já registrado, que abalou a Bolívia em 1994.
Para simular o comportamento complexo do espalhamento das ondas nas profundezas da Terra, os sismólogos usaram o cluster de supercomputador Tiger da Universidade de Princeton. A tecnologia de simulação depende de uma propriedade fundamental das ondas: sua capacidade de mudar de direção e saltar. Assim como as ondas de luz podem ser refletidas ou refratadas ao passar por um prisma, as ondas sísmicas viajam diretamente através de rochas homogêneas, mas são refletidas ou refratadas nos limites da mídia. Assim, seu espalhamento carrega informações sobre irregularidades superficiais e camadas profundas.
“Ficamos muito surpresos com os resultados obtidos. A fronteira de 660 quilômetros tem topografia mais forte do que as Montanhas Rochosas ou Apalaches e é tão complexa quanto o que vemos na superfície”, escrevem os autores do estudo.
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Vista da montanha rochosa do Parque Nacional das montanhas rochosas, EUA. Crédito: Stanislav Savin.
O modelo estatístico não permitiu determinar com precisão a altura das montanhas encontradas nas profundezas das montanhas, mas ficou claro que as irregularidades estão distribuídas de forma desigual, assim como a superfície da crosta terrestre apresenta áreas lisas do fundo do oceano e altas montanhas. Os pesquisadores também estudaram uma camada a uma profundidade de 410 quilômetros, na parte superior da "zona de transição" do manto, e não encontraram tal extensão topográfica.
Os resultados alcançados mostram o quão avançados os instrumentos sísmicos têm sido para descobrir novas e inesperadas propriedades das camadas da Terra.
O que isto significa
A presença de irregularidades na fronteira de 660 quilômetros é essencial para entender como nosso planeta se formou. A camada explorada divide o manto, que compõe cerca de 84% do volume da Terra, em suas partes superior e inferior. Durante anos, os cientistas geológicos debateram a importância dessa fronteira. Em particular, eles investigaram como o calor viaja através do manto.
Algumas evidências geoquímicas e mineralógicas sugerem uma diferença química entre o manto superior e inferior, o que apóia a ideia de que as duas seções não se misturam térmica ou fisicamente. No entanto, os dados mostram que regiões mais suaves no limite de 660 km podem ser o resultado de uma mistura vertical cuidadosa, enquanto regiões montanhosas podem ter se formado onde a mistura não ocorre.
Além disso, as irregularidades detectadas podem teoricamente ser causadas por anomalias térmicas ou irregularidades químicas. Mas devido à redistribuição do calor no manto, qualquer pequena anomalia térmica será suavizada ao longo de um milhão de anos, deixando apenas diferenças químicas.
Então, o que poderia ter causado a diferença significativa na química das camadas? Os cientistas dizem que a razão para isso é o afundamento de rochas que pertenciam à crosta terrestre. Os geofísicos há muito debatem o destino das placas do fundo do mar que cortam o manto em zonas de subducção em todo o mundo. Os pesquisadores especulam que os restos dessas placas antigas podem agora estar logo acima ou logo abaixo da fronteira de 660 quilômetros.
“A sismologia se torna empolgante quando nos permite entender melhor a estrutura interna de nosso planeta tanto no espaço quanto no tempo”, concluem os autores do estudo.
