Os vestígios do impacto que criaram a Lua podem estar nas profundezas da Terra – Science

Por Paul Voosen23 de março de 2021, 17:40

Capa: Theia, talvez tão grande quanto a proto-Terra, teria entregado suas rochas mais densas dentro do planeta. 

 HAGAI PERETS

Os cientistas há muito concordam que a Lua se formou quando um protoplaneta, chamado Theia, atingiu a Terra em sua infância, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás

Agora, uma equipe de cientistas tem uma nova proposta provocativa: os restos mortais de Theia podem ser encontrados em duas camadas de rocha do tamanho de um continente enterradas nas profundezas do manto da Terra.

Durante décadas, os sismólogos ficaram intrigados com essas duas bolhas, que ficam abaixo da África Ocidental e do Oceano Pacífico e se espalham pelo núcleo como um par de fones de ouvido. Com até 1.000 quilômetros de altura e várias vezes mais largura, “eles são a maior coisa no manto da Terra”, diz Qian Yuan, um Ph.D. estudante de geodinâmica no Arizona State University (ASU), Tempe. 

As ondas sísmicas dos terremotos diminuem abruptamente quando passam pelas camadas, o que sugere que são mais densas e quimicamente diferentes da rocha do manto circundante!

As grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento (LLSVPs), como os sismólogos as chamam, podem:

  • Simplesmente ter se cristalizado nas profundezas do oceano de magma primordial da Terra, ou
  • Podem ser poças densas de rocha do manto primitivo que sobreviveram ao trauma do impacto de formação da lua. 

Mas com base em novas evidências e modelos isotópicos, Yuan acredita que os LLSVPs são as entranhas do próprio impactador alienígena. “Essa ideia maluca é pelo menos possível”, diz Yuan, que apresentou a hipótese na semana passada na Conferência de Ciência Lunar e Planetária. (Clique para ler)

A ideia foi sacudida por corredores de laboratórios e salas de conferência por anos, mas, Edward Garnero, um sismólogo da ASU Tempe que não esteve envolvido no trabalho, diz que é a primeira vez que alguém organiza várias linhas de evidência e monta um caso sério a favor. “Eu acho que é completamente viável até que alguém me diga que não é.”

Evidências da Islândia e Samoa sugerem que os LLSVPs existem desde o tempo do impacto de formação da Lua, diz Sujoy Mukhopadhyay, geoquímico da Universidade da Califórnia (UC), Davis, que considera a ideia de Yuan plausível, mas está aberto a outras explicações. Imagens sísmicas rastrearam plumas de magma que alimentam os vulcões em ambas as ilhas até os LLSVPs. Na última década, Mukhopadhyay e outros descobriram que as lavas nas ilhas contêm um registro isotópico de elementos radioativos que se formaram apenas durante os primeiros 100 milhões de anos
da história da Terra.

Além disso, uma nova imagem do impactador formador da Lua sugere que ele poderia ter enviado uma carga de rocha densa nas profundezas da Terra. 

A teoria do impacto foi desenvolvida na década de 1970 para explicar por que a Lua está seca e não tem muito núcleo de ferro: em um impacto cataclísmico, voláteis como a água teriam evaporado e escapado, enquanto um anel de rochas menos densas seria lançado em a colisão teria eventualmente coalescido na lua. A teoria invocou um impactor do tamanho de Marte ou – em variantes recentes – muito menor. Mas um trabalho recente do co-autor de Yuan, o astrofísico Steven Desch da ASU Tempe, sugere que Theia era quase tão grande quanto a Terra.

Em estudos das rochas da Apollo Moon, Desch e seus colegas mediram as razões de hidrogênio para deutério, um isótopo de hidrogênio mais pesado, o hidrogênio leve era muito mais abundante em algumas das amostras da Lua do que nas rochas da Terra, eles descobriram. Para capturar e reter tanto hidrogênio leve, Theia deve ter sido enorme, eles propuseram em um estudo de 2019 em geoquímica. Também deve ter sido bastante seco, pois qualquer água, que é naturalmente enriquecida em hidrogênio pesado durante sua formação no espaço interestelar, teria elevado os níveis gerais de deutério. Um protoplaneta tão grande e seco teria se separado em camadas com um núcleo pobre em ferro e um manto rico em ferro, diz Desch, cerca de 2% a 3,5% mais denso do que a Terra atual.

Mesmo antes de Yuan saber das estimativas de densidade de Desch, ele estava modelando o destino de Theia. Seu modelo sugere que, após a colisão, o núcleo de Theia teria se fundido rapidamente com o da Terra. Ele também investigou o destino do manto de Theia, variando o tamanho e a densidade de Theia para ver quais condições teriam permitido que o material persistisse, em vez de se misturar e afundar na base do manto. As simulações mostraram consistentemente que as rochas do manto 1,5% a 3,5% mais densas que as da Terra sobreviveriam e terminariam como pilhas perto do núcleo. O resultado se alinhava perfeitamente com a evidência de deutério de Desch. “É o ponto ideal para a densidade”, diz Desch.

Um Theia massivo também explicaria a escala dos LLSVPs, que juntos contêm seis vezes mais massa do que a Lua. Se eles forem extraterrestres, diz Yuan, apenas um impactor do tamanho de Theia poderia tê-los lançado.

Existem muitas advertências, no entanto, incluindo a evidência difusa para os próprios LLSVPs. Sua estrutura em forma de pilão poderia ser simplesmente uma ilusão criada por modelos do interior que dependem de ondas sísmicas de baixa frequência, que borram pequenas diferenças, Barbara Romanowicz, sismóloga da UC Berkeley, e Anne Davaille, geofísica da Universidade Paris-Saclay, sugeridas em um estudo em Tectônica no ano passado. Em vez de atingir 1000 quilômetros, as pilhas podem subir apenas algumas centenas de quilômetros antes de se quebrar em plumas ramificadas. “Pode haver buracos neles”, diz Romanowicz. “Eles podem ser um feixe de tubos. ”

LLSVPs menores ou menos monolíticos também seriam consistentes com uma análise futura que descobre que os LLSVPs são mais densos na parte inferior, diz Harriet Lau, geofísica da UC Berkeley. A análise se baseia em duas maneiras de obter imagens das profundezas da Terra: usando estações de GPS para medir a maneira como a força das marés da Lua estende a Terra e sismômetros para sentir como as vibrações naturais da Terra passam pelo manto profundo. “Talvez a verdadeira história por trás da densidade seja a profundidade da distribuição”, diz ela.

LLSVPs menos massivos podem complicar a ideia de que Theia era quase do tamanho de uma proto-Terra, diz Jennifer Jenkins, uma sismóloga da Universidade de Durham. A foto de Yuan, ela acrescenta, “não é inconsistente com o que sabemos, mas não estou totalmente convencida”.

Desch diz que a equipe poderia testar sua ideia procurando por semelhanças geoquímicas entre as ilhas de lavas e as rochas do manto lunar. Nenhuma das amostras da Apollo captura o manto inalterado, que é uma das razões pelas quais os cientistas querem amostras da maior cratera de impacto da Lua, em seu pólo sul, onde essas rochas podem ser exumadas. 

A NASA e a China estão planejando missões robóticas para o pólo sul nesta década, e é um dos principais candidatos para o retorno dos astronautas à Lua pela NASA.

Se os remanescentes de Theia estiverem nas profundezas do manto da Terra, eles podem não estar sozinhos, os sismólogos estão cada vez mais vendo pequenos bolsões ultradensos de material no manto profundo, com apenas algumas centenas de quilômetros de largura, muitas vezes perto das bordas dos LLSVPs. Talvez sejam os restos submersos de núcleos ricos em ferro de outros planetas em miniatura que atingiram a Terra primitiva, diz Jenkins. Theia, na verdade, pode ser apenas um túmulo em um cemitério planetário.  

* Correção, 24 de março, 13h30:  uma versão anterior desta história distorceu o Ph.D. de Qian Yuan.

Postado em: 

Doi: 10.1126 / science.abi6725

Paul Voosen

Paul Voosen é redator da equipe que cobre a Terra e as ciências planetárias.

 

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