A rocha mais antiga da Terra: rocha granítica de 4 bilhões de anos dos Territórios do Noroeste, Canadá. Crédito: Grupo do Prof. Li Xianhua
Atualmente, a Terra é o único planeta identificado que sustenta a vida, graças em grande parte à dinâmica das placas tectônicas. Esse processo desempenha um papel fundamental na reciclagem de elementos biogeoquímicos vitais e na garantia de que a temperatura do planeta permaneça regulada. A subducção – a força destrutiva das placas tectônicas que empurra uma placa para baixo da outra – é o sinal mais revelador do grande programa de reciclagem das placas tectônicas.
No entanto, quão profundamente no passado da Terra podemos encontrar vestígios de placas tectônicas? As placas tectônicas sempre funcionaram como hoje, com processos como subducção e reciclagem de material da superfície?
Estudos anteriores usando modelagem geodinâmica numérica argumentaram que a subducção e a reciclagem estavam operando desde ~ 4,3 Ga (GA significa “giga annum”, que é uma unidade de tempo igual a um bilhão de anos). Como a própria Terra tem apenas 4,5 Ga de idade, tal afirmação defende a tectônica de placas desde quase o primeiro dia.
No entanto, novas evidências geoquímicas obtidas das rochas conhecidas mais antigas da Terra – encontradas em regiões remotas de lagos no norte do Canadá – pintam uma imagem totalmente diferente da história inicial da Terra.
O estudo que apresentou essas evidências, publicado na Ciência Advances em 30 de junho, foi conduzido por pesquisadores liderados pelo Prof. Li Xianhua do Instituto de Geologia e Geofísica da Academia Chinesa de Ciências (IGGCAS), em colaboração com colegas da Austrália e Canadá, bem como da China.
“Nossas amostras mais antigas não mostram sinais de reciclagem de material superficial em 4,0 Ga”, disse o Prof. LI, co-autor correspondente do estudo. “E a evidência mais antiga que encontramos para a reciclagem da superfície em magmas não é até 3,8 Ga.”
Em ~ 4,0–2,5 bilhões de anos atrás, a água do mar estava saturada com Si e o fundo do mar silicificado era rico em Si pesado. O estudo encontrou uma variação entre 4,0 – antes que o Si pesado fosse incorporado ao magma granítico – e 3,8 Ga – quando foi incorporado pela primeira vez. Crédito: Grupo do Prof. Li Xianhua
Os isótopos de silício (Si) e oxigênio (O) em rochas graníticas são marcadores da reciclagem de material de superfície no magma. Na Terra antiga, a água do mar estava saturada com Si e rica em Si pesado devido à falta de formas de vida para consumi-la. Assim, se quaisquer materiais pesados de Si do fundo do mar fossem reciclados de volta para as câmaras de magma por subducção, então isótopos pesados de Si seriam detectados em amostras de rochas graníticas.
“Uma das dificuldades de aplicar essa técnica em rochas antigas é identificar a composição primária do isótopo de Si. Isso ocorre porque essas rochas foram retrabalhadas por calor e pressão repetidamente ao longo da longa história da Terra”, disse ZHANG Qing, do IGGCAS, principal autor do estudo.
O zircônio, o mineral datável mais abundante nas rochas graníticas, também é convenientemente resistente ao intemperismo e à alteração posterior. A aplicação de técnicas analíticas de ultra-alta precisão ao zircônio pode fornecer as restrições mais confiáveis sobre se a composição do isótopo de Si detectada representa a assinatura primária.
“O estudo (dos pesquisadores) propôs critérios sistemáticos de triagem para avaliar os dados. Devo elogiá-los por sua avaliação cuidadosa de seus dados de isótopos de zircão Si e O”, disse um revisor anônimo do artigo.
A ausência de uma assinatura pesada de Si nas rochas de 4,0 Ga significa que as amostras mais antigas não exigiram subducção.
“No entanto, dado que as rochas mais antigas são de uma única localidade, nenhuma subducção necessária para uma pequena área não significa que não haja subducção de placas no planeta a 4,0 Ga”, disse o coautor Allen Nutman, da Universidade de Wollongong, na Austrália.
Após uma filtragem cuidadosa, porém, os dados revelaram uma mudança distinta em 3,8 Ga nos isótopos de Si e O. Por esse motivo, com base nos dados atuais, o estudo conclui que uma possível mudança na geodinâmica da Terra, como o início da subducção de placas, ocorreu em 3,8 Ga.
“Já era incrível que essas rochas mais antigas fossem preservadas”, disse o coautor Ross Mitchell, do IGGCAS, “e agora descobrimos que elas também contam uma história tectônica de amadurecimento”.
