Os pesquisadores descobriram que o manto inferior da Terra se torna mais viscoso em profundidades de 800 a 1.200 quilômetros, devido às rochas enriquecidas com bridgmanita. Essas rochas, com grãos maiores, afetam processos geofísicos e geoquímicos.
Tomoo Katsura e sua equipe de pesquisa internacional do Instituto de Pesquisa de Geoquímica e Geofísica Experimental da Baviera, Universidade de Bayreuth, descobriram por que as rochas no interior da Terra de repente se tornam mais viscosas em profundidades de 800 a 1.200 quilômetros.
A causa desta mudança são as rochas enriquecidas com bridgmanite que constituem a maior parte do manto inferior da Terra abaixo de cerca de 1.000 quilómetros. Essas rochas têm um tamanho de grão muito maior do que as rochas acima delas, resultando em alta viscosidade. Suas descobertas foram publicadas na revista Natureza. O cientista da MLZ, Dr. Nicolas Walte, fez parte da colaboração de sucesso e é coautor da publicação.
Manto Inferior Enriquecido em Bridgmanita
Bridgmanite recebeu o nome do vencedor do Prêmio Nobel de Física, Percy Bridgman. É o mineral mais abundante no manto inferior da Terra, que se estende de uma profundidade de 660 quilômetros a 2.900 quilômetros e ocupa cerca de metade de toda a Terra. Cientistas da Alemanha, China, França, Reino Unido e EUA descobriram que o tamanho do grão da bridgmanita aumenta a cerca de 1.000 km de profundidade, à medida que as rochas do manto inferior tornam-se enriquecidas com a bridgmanita com o aumento da profundidade.
Como resultado, há um aumento acentuado na viscosidade na parte mais rasa do manto inferior porque a viscosidade tem dependência positiva do tamanho do grão. A parte mais rasa do manto inferior consiste em pirólita. Esta rocha contém 20% em volume de minerais secundários. Esses minerais secundários impedem o crescimento dos grãos da bridgmanita. Por outro lado, existem proporções muito menores de minerais secundários nas rochas enriquecidas com bridgmanita, onde a bridgmanita pode crescer livremente até formar grãos grandes.
Salto de viscosidade no manto inferior. Crédito: © Hongzhan Fei
Fenômenos intrigantes de estruturas de bilhões de anos nas profundezas da Terra
O salto de viscosidade resultante afeta uma ampla gama de processos geofísicos e geoquímicos. “Embora as placas subduzidas afundem suavemente no manto inferior, seu afundamento é mais lento na parte rasa do manto inferior. Por outro lado, a ascensão das plumas do manto, que produzem vulcões em diferentes áreas da superfície da Terra, parece tornar-se rápida acima dos 1.000 km de profundidade. Embora essas observações fossem difíceis de entender, agora podemos explicá-las racionalmente.” menciona o primeiro autor, Dr. Hongzhan Fei, que foi pesquisador do Geoinstituto da Baviera (BGI) e agora professor em uma das melhores universidades da China, a Universidade de Zhejiang em Hangzhou.
As rochas altamente viscosas enriquecidas com bridgmanita foram formadas no início da história da Terra. Por serem tão viscosos, a convecção do manto não pode misturá-los com outros componentes do manto. Como resultado, as rochas enriquecidas com bridgmanite foram preservadas no manto inferior profundo durante milhares de milhões de anos.
Correlacionando descobertas com observações sísmicas
Tomoo Katsura, Presidente de Estrutura e Dinâmica de Materiais Terrestres do BGI, relaciona os novos resultados da pesquisa com observações sísmicas. “Os sismólogos mostraram que muitas lajes subduccionadas estão estagnadas na camada entre 600 e 1.500 quilômetros de profundidade. Eles também mostraram que, embora as plumas subam verticalmente e possam ser claramente visualizadas abaixo de uma profundidade de 1.000 quilômetros, elas se tornam difíceis de serem visualizadas acima desta profundidade.
“Nossa nova teoria pode explicar essas observações. Como a viscosidade aumenta com a profundidade, as placas são difíceis de penetrar em regiões com profundidade superior a 1.000 quilômetros. Por outro lado, as plumas sobem mais rapidamente a esta profundidade e, assim, as plumas tornam-se mais finas e difíceis de visualizar.” Katsura explica.
O estudo, publicado em Naturezaresultou de uma estreita colaboração entre o Prof. Tomoo Katsura (Universidade de Bayreuth) e o Prof. Dr. Maxim Ballmer (University College London/Reino Unido), Dr. Ulrich Faul (Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Cambridge/EUA) e Dr. Weiwei Cao (Condições e Materiais Extremos: Alta Temperatura e Irradiação (CEMHTI), Orléans/França) .
